Электроавтомобили - новости, обсуждение, перспективы

А что удивляться, машины нужны разные. На корпоративе две дамы в одинаковых платьях - это ужос ужос.
 

Пишут что обратные диоды силового модуля инвертера так или иначе выпрямляют, заряжают конденсатор шины постоянного тока, возникает ток через рассеивающий (балластный) резистор, тепло ото всех этих компонент надо убирать, на это и потери энергии.

As for the inverter, the emergency triggers the inherent protection mode with “shut-down” control signals applied to all of the transistors. Whereas, the six free-wheeling diodes cannot be sealed off, constituting an uncontrolled rectifier (UR). The back EMF of the machine will be rectified by the UR, charging the capacitor and generating the bleeding current ib that passes through the bleeding resistor (BR).
 
Спасибо, Кэп
А что на счет конкпетики?
В цифрах.
К примеру у пылесосов КПД имеет разброс от 15 до 50% (та самая мощность всасывания относительно мощности забираемой из розетки)
А что в авто?
 
Любопытный факт, сейчас основная разница в расходе энергии конкретной моделью идёт от выбора типа электромашин, и выбора формы задней части кузова, что бы ни говорил маркетинг автокомпаний.

Для следующего типа моторов, PMSM, синхронного бесщёточного с мощными постоянными магнитами в роторе, не нужны такие высокие токи статора как для AIM, так как есть поле магнитов, начиная с самых низких оборотов. Поэтому их эффективность на низких и средних наиболее высока.

Этот тип сложнее рассчитывать, чем AIM, это смогли сделать хорошо только начиная с конца 90-х годов, благодаря развитию компьютерного моделирования. Хотя сами неодим-боронные магниты стали доступны начиная с середины 80-х, после получения образцов и разработки технологии их производства в Sumitomo, и одновременно в Ames Lab / GM Research Lab.

Но, как указывалось выше, у таких машин своя специфика, из-за возникновения благодаря полю постоянных магнитов ротора в обмотках статора обратного напряжения, прямо пропорционального скорости вращения, они ограничены по рабочим оборотам. Выхода два, или создавать в обмотках статора на повышенных оборотах поле противоположное полю магнитов ротора, фактически подавлять его, но это снижает эффективность, или подавать на моторы более высокое напряжение, и компенсировать им обратное.

Постоянные магниты ротора довольно дороги в силу наличия в них редкоземельного неодима, и особенно обеспечивающего высокие температуры предела их демагнитизации редкоземельного диспрозия, большинство добычи и 90% переработки этого сырья это пока что Китай. Поэтому их стоимость может изменяться в десять раз и более за короткий период, менее года, из-за опасений физического дефицита, или его реального наличия. Магниты сложно закрепить в роторе так, чтобы они не вылетели на высоких оборотах, это предъявляет особые требования к точности размеров ламинации ротора, размеров магнитов, и качеству сборки.

В силу высокой общей эффективности, особенно на средних и низких оборотах, и скоростях движения, это единственный выбор для гибридов. Тойота применяет такой тип начиная с Приуса 1997-го, первая его версия, на 33 кВт, имела наиболее простое I-расположение магнитов, и мало отверстий в ламинации. Следующие использовали более расчётные сложные модели, V-тип расположения магнитов, и много отверстий в ламинации, являясь на деле частично типом с постоянными магнитами, PMSM, а частично синхронно-реактивным, SynRM. Они используют SynRM-эффект для снижения необходимого количества постоянных магнитов, при этом не допуская слишком сильных колебаний момента, характерных для чистых SynRM.

Для "чистых" электромобилей такие моторы сейчас основные. Абсолютно доминируют они у китайских фирм, и Джили-Вольво, по причине доступности сырья для магнитов. У Тойоты и Хёнде они используются как единственные, на передней или задней ведущей оси, и на обеих в полноприводных конфигурациях. До последнего времени их использовала и БМВ, на задней оси i3, но в действительно массовых моделях i-линеек, выпущенных недавно, ушла от них, по причине опасений нарушения ритмичности поставок магнитов из Китая.

У линейки ID от Фольксвагена (и у Ауди на Q4 e-tron и будущих А6/Q6 e-tron) тип PMSM также основной, как на задней оси в моноприводных конфигурациях, так на задней в полноприводных. На передней в полноприводных у них индукционный, AIM, с алюминиевой клеткой ротора, описанный в посте выше. Благодаря такому совмещению они устраняют узкие места обоих типов: проблему повышенных потерь на низких и средних оборотах у индукционных, активируя в этих режимах движения задний мотор с постоянными магнитами, и проблему повышенных потерь из-за роста обратного напряжения у мотора с постоянными, переключаясь на повышенных оборотах на передний индукционный. При запросе на максимальное ускорение включаются обе машины.

PMSM моторы используют и "приспортивленные" фирмы Порше и Мазерати, в моделях Тайкан и Грантуризмо, поскольку в силу имиджа они нуждаются в максимальной плотности мощности на литр объёма мотора, достигаемой как раз за счёт наличия в роторе постоянных магнитов. Но, этим фирмам одновременно нужны и высокие рабочие обороты, для достижения высокой максимальной скорости. Поэтому, они борются со стремительно растущим на них обратным напряжением не ослаблением поля постоянных магнитов, реализуемое через обмотки статора, с падением отдачи мотора, а применением 800-вольтовых батарей и инвертеров, вместо пока что более распространенных 400-вольтовых.
 
Последнее редактирование:
У Теслы сейчас ровно такая же схема, что и у Фольксвагена, с PMSM машиной на задней оси, основной для монопривода.

Они к 2018-му году наконец признали сниженную эффективность наследственной для них AIM c медной клеткой ротора, концептуально взятой ими у AC Propulsion, её ротор на фото ниже.



В полноприводных вариантах Тесла и Фольксваген дополняют PMSM на задней оси AIM машиной с алюминиевой клеткой ротора на передней оси. Её ротор на фото ниже (новой AIM машины Теслы).



Роторы задней и передней машин Теслы, PMSM и AIM, моделей 3/Y. Такая же схема с 2019-го года появилась на моделях S/X, заменив пару AIM+AIM с медной клеткой ротора.



В Тесле указывают задний мотор как PM SynRM, а не просто как PMSM, но на деле это то же что и у конкурентов, использование того и другого принципа одновременно.



Что любопытно, Тесла до сих пор держится и за тонкий круглый проводник статора, распределённый.



Хотя прямоугольный большого сечения (GM / Delco Remy, 2006), дебютировавший на GM Volt в 2010-м, даёт лучший коэффициент заполнения и лучшие возможности для охлаждения. Фольксваген с Тойотой, как и БМВ в последних своих машинах, перешли именно на такой.
 
Последнее редактирование:
tLS сказал(а):
а от идеи двухступенчатых коробок для электричек совсем ушли?
Нажмите, чтобы раскрыть...
Они нужны только для автомобилей, для которых в силу имиджа критично одновременное достижение высокой скорости, при сохранении высокого момента на колесе, ради быстрого разгона, типа Порше Тайкана, где такая коробка и установлена.

И тут надо вспомнить что скорости выше 130 км/ч реализуемы только в Германии на автобане, то есть реальное применение довольно узкое. Хотя мы привыкли на топливных машинах, что 200 км/ч это минимум, 250 нормально, а 300 суперкар. Но, высокая скорость это высокое аэросопротивление, и высокая постоянная мощность требуемая от электромашин для его преодоления.

Те значения отдачи электротомоторов, которые приводят в спецификациях, это пиковые, с перегрузкой мотора и батареи, длительностью около 10 секунд, характерных для трассового обгона 60-100 км/ч, на двухполосной загородной дороге. Номинальная долговременная отдача мотора как правило в разы ниже, она определяется возможностями системы охлаждения.

1. Пример массового хэтча ID.3 с одним PMSM мотором: пиковая отдача равна 150 кВт, долговременная 70 кВт.
----------
1,925 кг
2.36х0.27=0.64 м2 CdA
215/45 R20 (4x17 кг)
Bridgestone Turanza ECO (Crr=6.0)
----------
260a+140r+40f=445Н x 25м/с = 11.0 кВт / 0.90g = 12.2 кВт / 0.91mi = 13.4 кВт + 1 кВт x 1.1 = 16.0 кВт-ч/100 км (90 км/ч загородная дорога)
540a+155r+40f=735Н x 36м/с = 26.5 кВт / 0.92g = 28.8 кВт / 0.93mi = 31.0 кВт + 1 кВт / 1.3 = 24.6 кВт-ч/100 км (130 км/ч, трасса, шум 66.9 dB)
840a+165r+40f=1045Н x 45м/с = 47.0 кВт / 0.96g = 49.0 кВт / 0.93mi = 52.7 кВт + 1 кВт / 1.6 = 33.6 кВт-ч/100 км (160 км/ч, автобан, лимитатор)

Отдача выше 50 кВт нужна только для обгонной динамики на двухполосной загородной дороге, и при встраивании в полосу с места.

2. Пример премиально-практичного СУВа e-tron с двумя AIM моторами : пиковая отдача равна 135+165=300 кВт, долговременная 70+95=165 кВт.
----------
2,585 кг
2.65х0.28=0.74 м2 CdA
255/55 R19 (4x27 кг)
Bridgestone Alenza 001 (Crr=8.0)
----------
300a+250r+50f=600Н x 25м/с = 15.0 кВт / 0.91g = 16.5 кВт / 0.87mi = 19.0 кВт + 1 кВт x 1.1 = 22.2 кВт-ч/100 км (90 км/ч загородная дорога)
620a+280r+50f=950Н x 36м/с = 34.2 кВт / 0.93g = 36.8 кВт / 0.90mi = 41.0 кВт + 1 кВт / 1.3 = 32.3 кВт-ч/100 км (130 км/ч трасса, шум 63.8 dB)
1450a+330r+50f=1830Н x 55м/с = 100.7 кВт / 0.97g = 103.8 кВт / 0.88mi = 118.0 кВт + 1 кВт / 2.0 = 59.5 кВт-ч/100 км (200 км/ч автобан, лимитатор)

Отдача выше 100 кВт снова нужна только для обгонной динамики.
 
Последнее редактирование:
это такое себе... это не в постоянном режиме, а только для защиты от перенапряжения. Для этого нужно сильно разогнать машину. В целом конечно, это определенный недостаток синхронных машин с магнитами.
 
"наконец признали" - это фигура речи или прямая речь? В ложном противостоянии AIM vs PMSM моторов вы упускаете из виду, что 1) различие в механической нагрузке (разные авто, разные требования), 2) развитие/наличие технологий производства у той или иной компании.
 
откуда это утверждение взято? Эффективность - это КПД, с чего это существенная разница в КПД у моторов, управляемых через частотник, непонятно.
 
Мощность равно момент умножить на обороты. При старте обороты близки к нулю, требуется очень высокий момент. Значит, требуется высокое магнитное поле. Когда есть постоянные магниты, то поле уже есть. А когда их нет, это поле приходится возбуждать большими токами.
 
constructor, почему при старте нужен высокий момент? Как бы наоборот, сопротивления аэродинамического нет, только стронуть массу и обеспечить динамику.
Ну ок, за доли секунды вы обеспечите это поле. откуда взялось утверждение, что для этого нужны какие-то большие токи?
 
Чтобы динамику обеспечить, нужна мощность. Иначе трогание будет вялым и нагрузка длительная. А это нагрев. Нужно быстренько тронуться и ехать. Это и манера вождения тоже. Двигатель нужно беречь, и он ответит взаимностью.
 
constructor, чтобы обеспечить нормальную динамику достаточно условно "номинального" момента, никаких сверх усилий не требуется.
Нагрев здесь мало играет, так как система охлаждения должна быть рассчитана на длительную работу на низких оборотах.
 
Почитайте по ссылке, не хочу разводить спор, это бессмысленно.
 
Тесла для своего Roadster в 2004-м взяла изначально не самый эффективный во всём диапазоне оборотов и нагрузок мотор индукционного типа.

Причина, отсутствие опыта в разработке моторов с постоянными магнитами, и одновременно желание сделать "приспортивленную" машину с интенсивным разгоном и высокой кратковременной перегрузкой мотора, которую этот тип позволяет в силу более расслабленных ограничений по температуре ротора.

Необходимость обеспечения интенсивного разгона с места, характерного для топливных "приспортивленных" машин, диктовала им применение двухступенчатой коробки, первая её ступень в сочетании передаточным отношением главной пары давала при 280 Нм пиковом моменте электромотора на входе, примерно как у 3-литрового ДВС аналога, и весе электрифицированного Lotus Elise c водителем в 1.3 тонны, нужный для обеспечения этого разгона момент на колесе.

Вторая ступень с той же главной парой позволяла достичь достаточно высокой максимальной скорости, чтобы не выглядеть на фоне ДВС слишком бледно. С оборотами электромотора до 12,000 максимальная скорость была ограничена сочетанием пиковой отдачи электромотора, примерно как у 3-литрового ДВС аналога, в 185 кВт, и CdA кузова Lotus Elise, равного 0.36x1.68=0.60.

Они такую коробку разрабатывали, но у них не получилось сделать её отказоустойчивой, поскольку не было должного опыта. Поэтому, вернулись к одноступенчатой, к тому же более дешёвой в производстве. Но, тут же встал старый вопрос обеспечения баланса момента на колесе, разгонной динамики, и максимальной скорости, который применением двухступенчатой и пытались решить. Его закрыли увеличением предельных оборотов электромотора до 14,000, и его пикового крутящего момента с 280 до 400 Нм, то есть его большей перегрузки, обеспеченной увеличением пикового тока батареи и инвертера.

Более высокий моментный рейтинг коробки это это всегда рост механических потерь, более высокий токовый рейтинг инвертера и мотора это всегда рост I2R потерь, и снижение эффективности работы на малых нагрузках. Но, на "приспортивленной" машине это было не так заметно и важно.

----------------

An Engineering Update on Powertrain 1.5​

JB Straubel, CTO, 2008

For those of you not thinking about this every day like we are the powertrain 1.5 is an improved motor, inverter and gearbox designed to replace our previous two-speed transmission that had many durability, efficiency and cost challenges. A very low-cost and efficient single-speed gearbox mated with a continually improving motor, inverter and battery is the core competency of Tesla’s powertrain team and it is also our roadmap for future vehicles.

The new gearbox is the most significant change from powertrain 1.0 to 1.5. We have significantly reduced the complexity of this gearbox by getting rid of the need for shifting or speed matching between two gear sets. There is only one set of gears that is always engaged with a ratio increased by about 12% from 7.4:1 to 8.27:1. There are no clutches and we have also done away with the need for an electric oil pump and instead integrated a very efficient gear-driven oil pump into the gearbox. All of these simplifications have saved a great deal of mass and the new gearbox is approximately 45kg instead of 53kg for the old two-speed design.

One of the most exciting features of this new gearbox (from an EV perspective) that we have been able to validate on the first prototypes is that it has extremely low spinning drag (less than 0.1 Nm of dry drag torque.) This is less than any other gearbox we have tested with the only possible exception being the EV1 gearbox. This low drag contributes to the 1.5 powertrain having a slightly improved range figure.

When the 1.5 powertrain is operating at torque levels that are higher than what is possible with the 1.0 powertrain a direct comparison is impossible but the efficiency levels are still very high. The efficiency remains relatively flat all the way up to maximum torque and power. Keep in mind also that very little time is actually spent in the vehicle at above 280 Nm of motor torque (the previous limit to the 1.0 system) and on the drives where you do spend lots of time at full throttle you generally are not trying to maximize your range!

This mass savings is even more impressive when you consider that we have designed this transmission to have a long life at a much higher input torque (400 Nm) and higher speed (14,000 rpm).

It is counterintuitive that one of the most diminutive parts in the powertrain is actually responsible for most of the performance improvement between 1.0 and 1.5. The IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) inside of the PEM is what converts and regulates power from the battery. These small parts are improving in both efficiency and power handling capability and by integrating the latest generation of parts, we have been able to boost the PEM output current by about 33% from 640A rms to 850A rms with the same number of IGBTs.

It is best to think about the PEM as an electronic transmission. The car with a two speed transmission didn’t have a higher peak power output either but it could achieve a faster 0-60 mph time because the gears multiplied the motor mechanical torque. We are using the PEM to multiply the battery current by stepping up the current to the motor while we step down the voltage.
 
Последнее редактирование:
Выпуская Model S, в Тесле увеличили степень перегрузки, так как вес вырос с 1.3 до 2.2 тонн, и для той же разгонной динамики нужна большая кратковременная отдача, её повысили со 185-ти до 300 кВт.

У индукционного мотора нет поля постоянных магнитов и роста обратного напряжения в обмотках статора с ростом оборотов, которое нужно компенсировать, что позволило разработчикам Теслы выйти на пиковые обороты в 16,000. Этим, с передаточным отношением редуктора в 9.7:1, они обеспечили максимальную скорость в 210 км/ч.

Эффективность при этом не повысилась.

Она даже несколько ниже, чем у изначального варианта, связки инвертера и мотора со 150 кВт пиковых от AC Propulsion, которая была взята за основу реверс-инжириринга при создании Roadster. Карта эффективности связки индукционного AIM мотора и IGBT инвертера от AC Propulsion ниже.

Можно увидеть что в вилке 1,500-3,000 оборотов (20-40 км/ч при 9.7:1), она находится в диапазоне 68-82%, в вилке 3,000-4,500 оборотов (40-60 км/ч) — 82-88%. На 6,700 (90 км/ч) — 88%, на 9,800 (130 км/ч) — 90%.

 
Последнее редактирование:
Ещё бы на этом графике показали зависимость потребной мощности от скорости, картина была бы полнее. Впрочем, по тексту некоторые данные об этом есть. А из рисунка следует, что на низких скоростях эффективность увеличивается до 88% при повышенной мощности, то есть в наборе скорости.
 
constructor, иными словами из графиков можно сказать что при 10 кВт мех. нагрузки нужно 3 кВт рассеивать, а при 30 кВт нагрузки нужно рассеивать тоже 3 кВт). Удобно делать независимую систему охлаждения).
 
Вам необходимо войти или зарегистрироваться, чтобы здесь отвечать.
Меню
Вход
Регистрация