ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ ДВИГАТЕЛЬ ТЕХНИКА | ПРОЕКТИРУЕМЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММАОбщую концепцию будущего электромобиля мы сформировали в прошлом номере. Переходим к более подробной проработке отдельных агрегатов и систем. Максим Сачков выбирает подходящий электромотор.ВДОЛЬ, ПОПЕРЕК  ИЛИ ПО ДИАГОНАЛИА когда руки у конструкторов развязаны, появляются оригинальные и всплывают почти уже забытые решения. Например, двигатель расположен в корме и приводит в движение задние колеса. Такая схема реализована на платформе, которую делят «Мицубиси i-MiEV», «Пежо-iOn» и «Ситроен С-Zero». Аналогичную компоновку выбрали и разработчики электрического «Смарта». Не стоит, однако, забывать, что базой для последнего послужили заднемоторные модели с ДВС. Но как бы ни был привлекателен подход некоторых конкурентов, мы решили придерживаться доминирующей сегодня переднеприводной схемы. В первую очередь, чтобы максимально освободить место в хвостовой части для багажа и запасного колеса. Большинство вспомогательных агрегатов разместим под капотом – за развесовку можно не волноваться, батареи помогут восстановить требуемый баланс. От мотор-колес решили отказаться, еще когда обсуждали общую концепцию будущего электромобиля (ЗР, 2011, № 3). Но это не означает, что у каждого колеса не будет собственного электромотора. Два компактных агрегата подвешены на подрамнике, а к ступицам через редукторы (они понижают скорость вращения) идут приводы. Преимущества такой схемы перед одномоторной – компактность и меньшая масса: отпадает необходимость в дифференциале, ниже механические потери, проще и рациональнее дозировать тягу отдельно на каждом колесе, нежели посредством тормозных механизмов. Недостаток, пожалуй, один – сложнее система управления электромоторами, замысловатее алгоритмы их работы. В споре за место под капотом электромоторы легко заткнут двигатели внутреннего сгорания за пояс. Судите сами. Ездовые характеристики более удобные – максимальный крутящий момент доступен уже с начальных оборотов. Коэффициент полезного действия выше в разы – у некоторых электродвигателей он доходит до 95%. Лучшие показатели удельной мощности – при одинаковых киловаттах и ньютонметрах электромоторы легче и компактнее, что очень удобно при компоновке автомобиля. Кроме того, электромотору не нужны многие дополнительные агрегаты вроде стартера или генератора, а широкий рабочий диапазон позволяет ему обходиться без коробки передач. И вот что еще немаловажно – дополнительные узлы и агрегаты (блоки управления, зарядки, инверторы) проще раскидать по всей платформе, ведь между ними не механическая, а электрическая связь.КТО В СЕТИ?Дело за малым – определить параметры и тип двигателей. Итак, требуется получить суммарную мощность 50–55 кВт и крутящий момент  Примерно такое же размещение узлов  и агрегатов, связанных с двигателем, будет  на нашем электромобиле (разве что аккумуляторы максимально спрячем под полом): 32 6 7 4 158 9101 – разъем для зарядки; 2 – аварийный выключатель;  3 – защитный кожух; 4 – батарея аккумуляторов;  5 – высоковольтный кабель; 6 – центральный блок  управления; 7 – инвертор; 8 – электромотор;  9 – электрический вакуумный насос; 10 – трансмиссия.176 За рулем 04/2011 342 1 5  Для многих гибридов синхронные электромоторы переменного тока выполняют в форме  диска, чтобы проще было встроить его между двигателем и коробкой передач. Ротор в таких  конструкциях может быть как внутри (на фото), так и снаружи. Последний вариант идеален  для мотор-колеса. 1 – статор с обмотками возбуждения; 2 – ротор с постоянными магнитами; 3 – разъем для подключения; 4 – защитная крышка с подшипником; 5 – сцепление. 200 Н.м. Этого вполне достаточно  для уверенного разгона автомобиля  полной массой примерно полторы  тонны. Естественно, киловатты  и ньютон-метры поделим поровну  между двумя электромоторами. Ради  экономии места агрегаты выполним максимально компактными.   Синхронный трехфазный электродвигатель переменного тока «Ниссана-Лиф»,  соединенный с редуктором и дифференциалом. Заявленные параметры мотора:   мощность 80 кВт/109 л.с., максимальный крутящий момент 280 Н.м.На правах рекламы ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ | ПРОЕКТИРУЕМ ДВИГАТЕЛЬНастолько, чтобы не возникло сложностей с отводом тепла. Ведь мы не планируем тратить дополнительные средства на водяное охлаждение – тепло должны эффективно отводить воздушные потоки. На первый взгляд, проще всего выбрать электромотор, питаемый постоянным током, который запасен в аккумуляторах. Но у этого типа двигателей есть один существенный минус. Они менее долговечны и надежны, в первую очередь из-за изнашиваемого щеточного узла, подающего питание на обмотки ротора. Куда менее прихотливы агрегаты, работающие на переменном токе. Раньше их редко применяли на такой технике из-за дорогих инверторов, преобразующих постоянный ток в переменный. Ныне эти полупроводниковые приборы стоят отнюдь не заоблачных денег, потому электромобиль с электродвигателем постоянного тока найдешь разве что в мастерских Самоделкиных. На большинстве гибридов и некоторых электромобилях устанавливают синхронные электромоторы. Одно из преимуществ перед также применяемыми асинхронными двигателями – более высокий КПД, обусловленный тем, что не надо создавать дополнительное электромагнитное поле для ротора. По этой же причине у ротора в синхронном моторе низкий момент инерции относительно крутящего момента, так как он следует точно за магнитным полем. Иными словами, такой двигатель быстрее и легче разгоняется, им удобнее управлять.ЗНАКОМЬТЕСЬ: ЭЛЕКТРОМОТОРПринцип работы любого электродвигателя основан на явлении электромагнитной индукции: при изменении магнитного потока в замкнутом контуре возникает электродвижущая сила. Электрический ток, подаваемый на обмотки статора, создает магнитное поле, заставляющее ротор вращаться. В первой половине XIX века российский физик и изобретатель Б.С. Якоби подарил миру первый электродвигатель постоянного тока. Новый источник движения быстро совершенствовался, росла его область применения. Но к концу этого жестолетия появился более эффективный агрегат – трехфазный электромотор переменного тока. На автомобилях с гибридными и электрическими приводами чаще всего встречаются два типа таких двигателей: синхронный и асинхронный. Основное отличие: у первых ротор вращается с той же скоростью (синхронно), что и магнитное поле, создаваемое статором, а у вторых ротор немного отстает. Яркое конструктивное различие – в устройстве ротора. У синхронного мотора он состоит из постоянных магнитов, а у асинхронного это короткозамкнутая обмотка, в которой под действием магнитного поля статора индуцируется ток.3 2 41 5  Устройство электродвигателя: 1 – корпус с ребрами для охлаждения; 2 – ротор;  3 – разъем для подключения; 4 – обмотки статора; 5 – вал ротора. Недаром большинство автомобильных компаний, разрабатывая новые модели, отдают предпочтение именно таким электромоторам. Правда, с оглядкой на цену, ведь синхронники дороже в производстве. Но количество заказов год от года растет – и, естественно, падает стоимость этих агрегатов. Судя по тенденции, через несколько лет, когда как раз появится наш электромобиль, синхронные двигатели полностью вытеснят асинхронные из-под капота. За исключением некоторых нюансов, техзадание на двигатель сформировали, осталось определиться с производителями и можно начинать стендовые испытания. Впрочем, впереди еще много работы, например, надо позаботиться о питании электромоторов. Итак, подбираем батарею аккумуляторов – отчет в ближайших номерах.  У полноприводного электрокара «Мерседес-Бенц SLS» каждое колесо  приводит в движение собственный электромотор. Реализуем такую же  схему, только в варианте с двумя ведущими. Приводы к колесам идут  от двух компактных электромоторов.12341 – блоки управления мощностью; 2 – электродвигатели;   3 – трансмиссия; 4 – колеса с энергосберегающими шинами.178 За рулем 04/2011