Ubúdanie uhľovodíkových palív, zhoršovanie environmentálnej situácie a množstvo ďalších dôvodov skôr či neskôr prinúti výrobcov vyvíjať modely elektrických vozidiel, ktoré sa stanú dostupnými širokej verejnosti. Medzitým zostáva len čakať alebo osobne vyvinúť možnosti pre ekologickú technológiu.
Ak stále radšej hľadáte riešenia na vlastnú päsť, než by ste na ne čakali zvonku, potom budete potrebovať znalosti o tom, ktoré motory elektrických vozidiel už boli vynájdené, ako sa líšia a ktorý z nich je najsľubnejší.
Trakčný motor
Ak sa rozhodnete dať pod kapotu auta obyčajný elektromotor, tak z toho s najväčšou pravdepodobnosťou nič nebude. A to všetko preto, že potrebujete elektrický trakčný motor (TEM). Od bežných elektromotorov sa líši väčším výkonom, schopnosťou produkovať väčší krútiaci moment, malými rozmermi a nízkou hmotnosťou.
Na napájanie trakčného motora sa používajú batérie. Je možné ich dobíjať z externých zdrojov („zo zásuvky“), zo solárnych panelov, z generátora inštalovaného v aute alebo v režime rekuperácie (samodobíjanie).
Motory elektrických vozidiel sú najčastejšie poháňané lítium-iónovými batériami. TED zvyčajne funguje v dvoch režimoch – motor a generátor. V druhom prípade doplní rezervu spotrebovanej energie pri prepnutí na neutrálnu rýchlosť.
Princíp činnosti
Štandardný elektromotor pozostáva z dvoch prvkov - statora a rotora. Prvý komponent je stacionárny a má niekoľko cievok, zatiaľ čo druhý komponent sa otáča a prenáša silu na hriadeľ. Striedavý elektrický prúd sa dodáva do cievok statora s určitou periodicitou, čo spôsobuje vzhľad magnetické pole, ktorý začne otáčať rotor.
Čím častejšie sa cievky zapínajú a vypínajú, tým rýchlejšie sa hriadeľ otáča. V motoroch elektrických vozidiel môžu byť inštalované dva typy rotorov:
- skratovaný, v ktorom vzniká magnetické pole opačné k poľu statora, v dôsledku čoho dochádza k rotácii;
- fáza - používa sa na zníženie štartovacieho prúdu a riadenie otáčok hriadeľa, je najbežnejšia.
Okrem toho v závislosti od rýchlosti otáčania magnetického poľa a rotora môžu byť motory asynchrónne alebo synchrónne. Z dostupných finančných prostriedkov a pridelených úloh je potrebné vybrať jeden alebo druhý typ.
Synchrónny motor
Synchrónny motor je elektrický motor, v ktorom sa rýchlosť otáčania rotora zhoduje s rýchlosťou otáčania magnetického poľa. Takéto motory je vhodné použiť pre elektromobily iba v prípadoch, keď je zdroj zvýšeného výkonu - od 100 kW.
Jednou z odrôd je statorové vinutie takejto inštalácie je rozdelené do niekoľkých sekcií. V určitom momente sa do určitého úseku privádza prúd, vzniká magnetické pole, ktoré otáča rotor pod určitým uhlom. Prúd sa potom aplikuje na ďalšiu sekciu a proces sa opakuje, hriadeľ sa začne otáčať.
Asynchrónny elektromotor
V asynchrónnom motore sa rýchlosť otáčania magnetického poľa nezhoduje s rýchlosťou otáčania rotora. Výhodou takýchto zariadení je ich udržiavateľnosť – náhradné diely pre elektromobily vybavené týmito inštaláciami sa dajú veľmi ľahko nájsť. Medzi ďalšie výhody patrí:
- Jednoduchý dizajn.
- Jednoduchá údržba a obsluha.
- Nízke náklady.
- Vysoká spoľahlivosť.
V závislosti od dostupnosti môžu byť motory kartáčované alebo bezkartáčové. Kolektor je zariadenie používané na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Kefy slúžia na prenos elektriny do rotora.
Bezuhlíkové motory pre elektromobily sa vyznačujú nižšou hmotnosťou, kompaktnými rozmermi a vyššou účinnosťou. Je menej pravdepodobné, že sa prehrejú a spotrebujú menej elektriny. Jedinou nevýhodou takéhoto motora je vysoká cena elektronickej jednotky, ktorá slúži ako zberač. Okrem toho je ťažšie nájsť diely pre elektrické vozidlá vybavené bezkomutátorovým motorom.
Výrobcovia elektromotorov
Väčšina domácich elektrických vozidiel je navrhnutá s použitím brúseného motora. Je to spôsobené dostupnosťou, nízkou cenou a jednoduchou údržbou.
Významným výrobcom tohto radu motorov je nemecká spoločnosť Perm-Motor. Jeho produkty sú schopné rekuperačného brzdenia v režime generátora. Aktívne sa používa na vybavenie skútrov, motorových člnov, automobilov a elektrických zdvíhacích zariadení. Ak by sa namontovali do každého elektromobilu, ich cena by bola výrazne nižšia. Teraz stoja medzi 5-7 tisíc eur.
Obľúbeným výrobcom je Etek, ktorý vyrába bezkomutátorové a kartáčové komutátorové motory. Spravidla ide o trojfázové motory pracujúce na permanentných magnetoch. Hlavné výhody inštalácie:
- presnosť kontroly;
- jednoduchosť organizácie obnovy;
- vysoká spoľahlivosť vďaka jednoduchej konštrukcii.
Zoznam výrobcov dopĺňa americký závod Advanced DC Motors, ktorý vyrába kartáčované elektromotory. Niektoré modely majú výnimočnú vlastnosť – majú druhé vreteno, pomocou ktorého možno pripojiť prídavnú elektrickú výbavu k elektromobilu.
Ktorý motor si vybrať
Aby vás váš nákup nesklamal, musíte porovnať vlastnosti zakúpeného modelu s požiadavkami na auto. Pri výbere elektromotora sa riadia predovšetkým jeho typom:
- Synchrónne inštalácie majú zložitý dizajn a sú drahé, ale majú preťaženie, ľahšie sa ovládajú, neboja sa prepätia a používajú sa pri vysoké zaťaženie. Sú inštalované na elektrických vozidlách Mercedes.
- Asynchrónne modely sa vyznačujú nízkou cenou a jednoduchým dizajnom. Sú nenáročné na údržbu a obsluhu, ale energia, ktorú generujú, je oveľa menšia ako pri synchrónnej inštalácii.
Cena elektromobilu bude výrazne nižšia, ak bude elektromotor spárovaný so spaľovacím motorom. Takéto kombinované inštalácie sú na trhu populárnejšie, pretože ich cena je asi 4-4,5 tisíc eur.
Gennadijovi Alekseevičovi Prišiel som v januári 2010 s týmto slovom na rozlúčku od jedného z nich bývalých kolegov: Má 83 rokov, nemusíš sa snažiť, je nepravdepodobné, že si niečo zapamätá...
Zverev žil v obyčajnej päťposchodovej budove v oblasti Ryazanského prospektu so svojou manželkou, ktorá bola v rovnakom veku.
Keď sme sa dohodli na stretnutí, zmätene povedal: „Ani neviem, kde by sme sa mohli porozprávať, nemôžem dlho odísť – moja žena je chorá, nemôžem ju opustiť. A to nie je pre nás veľmi výhodné...“
Stalo sa to neznesiteľne trápne. Aké nepríjemné to môže byť pre mladého muža s ružovými lícami, ktorý sa vtiera do života starého muža, síce na krátky čas, ale so sebeckými potrebami. Ale Gennadij Alekseevič veľkoryso zmiešal túto trápnosť so svojou spontánnosťou: „Ach, dobre, čokoľvek, poď ku mne! Len si nevšímaj neporiadok."
Gennadij Alekseevič Zverev stál, ako sa hovorí, pri počiatkoch sovietskeho priemyslu elektrických vozidiel. Navrhol jeden z hlavných prvkov – riadiaci systém pre trakčné elektromotory. V polovici 50-tych rokov ZSSR ešte nemal skúsenosti s takýmto dizajnom, všetko bolo potrebné urobiť prvýkrát, preniesť skúsenosti z príbuzných odvetví. Našťastie sa predpoveď jeho kolegu nenaplnila: Gennadij Alekseevič si všetko dokonale pamätá, každý v jeho veku by mal takúto pamäť. A nestratil ani kvalifikáciu inžiniera elektroniky: celkom ľahko si spomenul na najmenšie obvodové detaily vývoja spred päťdesiatich rokov. A potom vám všetko povie sám.
– Mojou špecializáciou je strojný inžinier elektrickej dopravy. Po práci na vysokej škole železnice Presťahoval som sa do zatvoreného Vedeckého výskumného ústavu-496, ktorý vtedy viedol Andronik Iosifyan, člen korešpondent a vo všeobecnosti veľká autorita v oblasti elektrotechniky. Išiel som tam, pretože Evgeny Avatkov, legendárna osobnosť a veľký nadšenec striedavého prúdu, organizoval svoje oddelenie na NII-496. Stal sa mojím prvým šéfom na novom mieste. Bolo to v roku 1957, v decembri.
Prvá strana Zverevovej pracovnej knihy
Potom sa začali práce na asynchrónnych motoroch pre dopravu, prvýkrát v ZSSR. Možno sme boli v niektorých oblastiach prví na svete. Alebo sa nám to aspoň zdalo – nebolo s čím porovnávať, neexistovala žiadna západná technická literatúra. Určite sme začali od nuly, s čistým štítom.
Náš ústav sídlil pri Červenej bráne oproti ministerstvu železníc. Zišli sa tam veľmi kvalifikovaní a zaujímaví ľudia. Časť nášho oddelenia začala pracovať na striedavých elektrických rušňoch, to bola novinka. Vytvorili sme niekoľko skupín: niektorí pracovali na motore, iní na prúdovom meniči a riadiacom systéme – v tom čase neexistovali žiadne šablónové riešenia, žiadne hotové obvody pre asynchrónny motor.
Práca na prestavbe elektrickej lokomotívy na striedavý prúd
Myšlienka použitia asynchrónneho pohonu bola vytrvalo presadzovaná samotným Avatkovom. Všetky naše vozidlá vtedy jazdili na jednosmerné motory, boli konštrukčne aj prevádzkovo zložitejšie z dôvodu, že na hriadeli bol komutátor s kefami, ktorý bolo potrebné neustále sledovať a čistiť. Navštívili sme rôzne továrne a videli, koľko strojov s jednosmerným motorom sa opravuje a ako sa ľudia pri týchto opravách zadýchajú. A hlavný dôvod– opotrebované zberače.
A asynchrónny motor môže byť uzavretý v krabici - nevyžaduje žiadnu údržbu. Môžete ho dať do vody a bude fungovať aj tam. Neexistuje žiadny kolektor, čo znamená, že špecifické vlastnosti sú lepšie a dochádza k nárastu hmotnosti. Takéto motory sa však u nás vyrábali iba pri 50 Hertzoch, iba jeden model pre celý ZSSR! Bol to nenáročný motor, využívaný v mnohých mechanizmoch, ale len tam, kde nebolo potrebné regulovať rýchlosť jeho otáčania zmenou frekvencie prúdu. Potom jednoducho neexistovala výkonová elektronika, ktorá by to umožňovala!
– Avatkov vás okamžite „vyhodil“, aby vytvoril motor pre elektrické auto?
– Nie, moja prvá práca bola s námorníkmi, robil som z nich systém nabíjania batérií pre ponorku. Boli tam olovené batérie: ukázalo sa, že je to taký veľký kontajner! V Istrii sme mali komplexnú skúšobnú stolicu, dokonca Gorškov bol ministrom námorníctvo- prišiel tam. Zablahoželal nám: ako prví sme dokončili práce na elektrických jednotkách. Potom ma Avatkov presedlal na elektromobily. V roku 1960.
– Kde sa vôbec vzal nápad navrhnúť elektromobil? Existovalo nariadenie vlády alebo iniciatíva vášho inštitútu?
– Spojili sa dve okolnosti – prudký nárast vládnych iniciatív, ktoré sa starajú o ochranu prírody, a prítomnosť takmer hotového vývoja pre asynchrónny pohon.
Teraz nemôžem s istotou povedať, kto presne predložil myšlienku elektrického auta, ale od roku 1960 je táto práca zahrnutá do plánu spolu s témami elektrických lokomotív. V princípe to bola experimentálna práca, nikto nevedel, čo sa nám podarí. Asynchrónny motor bol pôvodne navrhnutý pre napätie 300 Voltov, preto sme začali jeho prispôsobením na nižšie napätie. Musel som pretočiť vinutia a urobiť nejaké ďalšie zmeny. Motor bol trojfázový, v prvej fáze boli dve sériové vinutia, tie sme prepínali paralelné pripojenie a motor začal bežať na 190 voltov.
prvý asynchrónny motor pre elektrické vozidlá v ZSSR
Toto nebola optimálna možnosť, ale bola dobrá pre experiment. A do budúcnosti sme plánovali vývoj špeciálneho elektromotora. Robili sa výpočty – možno nie veľmi spoľahlivé, ale čo sa dalo. Ukázalo sa, že nám stačí 15 kW motor. Ide o jeden a pol tonové vozidlo určené na rozvoz drobného tovaru po meste.
Potom začali vyberať batérie. Najprv používali bežné štartovacie batérie, 12-voltové, z UAZ, 60 Ah, z podolského závodu. Na pokyn ministerstva elektrotechnického priemyslu nám dali 22 batérií, tak sme s nimi pracovali. Potom sa ich pokúsili spolu s Valentinou Sergejevnou Smolkovou, ktorá bola vtedy riaditeľkou Podolského NIISTA (Inštitútu štartovacích batérií), nejakým spôsobom vylepšiť. Chceli ho urobiť odolným voči vysokým nabíjacím prúdom, aby sa skrátil čas nabíjania. Dlho pracovali v Podolsku, ale nikdy sa im nič nepodarilo... Dostali len batériu 6EM-60, s mierne vyhladenou charakteristikou vybíjania.
– Pracovali ste už s nejakým hotovým podvozkom alebo ste len navrhli elektrickú časť?
– Mali sme UAZ-451 ako predlohu na rozloženie. Týchto 22 batérií sme nainštalovali do dvoch kontajnerov po stranách, aby sme mali predstavu o umiestnení. V tom čase neexistoval žiadny hotový menič napätia, a preto toto auto nejazdilo.
– Aký to bol prevodník?
– Trojfázový menič napätia na napájanie každej fázy motora. V tých rokoch sa invertor pre výkonovú časť dal vyrobiť len pomocou tyristorov, výkonné tranzistory ešte neboli. A tyristory v ZSSR sa vyrábali iba v Stalinovom elektrotechnickom závode v Talline a bol ich strašný nedostatok. Bohužiaľ si nepamätám ich označenie. Boli to vysokorýchlostné tyristory s relatívne krátkou (na tie časy) dobou odozvy.
Tyristor je jednoduchý polovodič, v podstate riadená dióda, ktorá vyžaduje krátky impulz na zapnutie. Ale tento impulz musí byť uhasený a na to sa používajú LC obvody. Chcete, aby som nakreslil diagram?
Gennadij Alekseevič s trpezlivosťou učiteľa nakreslí schému svojho prevodníka a podrobne vysvetľuje princíp jeho fungovania. Zdá sa, že sa mu podarilo skonštruovať pomerne zaujímavú schému z veľmi obmedzeného súboru dielov, doslova z odpadových materiálov. V ňom sa na „uhasenie“ hlavných tyristorov použili ďalšie tyristory, spínané na kondenzátore a dvoch tlmivkách. „Highlight“ tohto riešenia je práve v dvoch tlmivkách, ktoré umožňujú s veľkou presnosťou „prekrývať“ pracovné fázy elektromotora. A ešte sa to muselo zmestiť do nejakých rozumných rozmerov a tie závisia aj od elektrických charakteristík, najmä od doby zotavenia tyristorov.
– Striedač potreboval chladenie. Mali sme 12 tyristorov a 6 výkonných diód a každá „trojka“ potrebovala pre bezpečnosť vlastný vzduchový radiátor. Koniec koncov, bez ohľadu na to, ako izolujete kryty a svorky polovodičov, nebezpečenstvo skratu stále pretrváva, najmä v aute s jeho vibráciami.
Pre menič sme vyrobili špeciálnu skrinku, v ktorej boli všetky tyristory umiestnené na ľavej strane vo vzťahu k vstupu a riadiaca jednotka na pravej strane. Tyristory sa dali z tohto boxu ľahko vybrať na výmenu. Samotný box bol chladený ventilátorom, tento systém pre nás vyrobilo iné oddelenie ústavu (NII-496 už bolo premenované na VNIIEM - Ústav elektronického strojárstva), ktoré sa špeciálne zaoberalo chladením meničových jednotiek. Vzduch bol nasávaný z prednej hrany, vyfukovaný z meniča do motora a následne do batérie, keďže z nej bolo potrebné odfukovať výpary kyselín.
– Nebolo možné objednať nášmu elektronickému priemyslu výrobu tranzistorov alebo tyristorov podľa vašich technických špecifikácií?
- Nie, čo si... Pre nadšencov, ako sme my, by nikto nič neurobil. Bol to experiment, pilotný vývoj. A hoci sme tento elektromobil ukázali všetkým, nikto nepovedal, že je možné vyvinúť tyristor s parametrami, ktoré sme potrebovali. To sa dalo urobiť len pre vojenské projekty. No, alebo pre priestor. A niekedy sme nedostali ani bežné, sériové, Ministerstvo elektrotechnického priemyslu distribuovalo prvky podľa len jemu známych úvah.
Jediný, kto nám veľmi pomohol, bol Joseph Goberman, riaditeľ Glavmosavtotrans. Páčila sa mu samotná myšlienka elektrického auta, veril, že by mohli nahradiť UAZ, RAF a dokonca aj GAZ za ZIL v mestskej doprave. Goberman bol priateľom všemocného vládcu Moskvy Viktora Grishina. A na jeho podnet nás raz navštívil dokonca aj Grishin a pozrel sa na naše autá. Ale to bolo neskôr, koncom sedemdesiatych rokov.
Grishin a Goberman v 34. automobilovom závode, 1978
Sám som niekoľkokrát išiel za Gobermanom o pomoc. Ak zmením nejaký prvok v obvode (a musel som to robiť dosť často), znamená to, že musím ísť do výrobného závodu a stáť na kolenách celé hodiny, aby som dostal podpísané povolenie na použitie. A Goberman sa spýtal: "Čo potrebujete?" - a na druhý deň som to mal. Dokonca niekedy za mnou prišli aj samotní predstavitelia tovární, aby som len podpísal papiere a zobral tento prvok. Neviem, odkiaľ má taký vplyv, možno mu pomohol Grishin.
– Vráťme sa k elektromobilu. Išiel hneď alebo boli nejaké problémy?
– Problémy, samozrejme, boli. Veľmi dlho som montoval naše vybavenie na auto. Keď mi priniesli prvú kópiu konvertora, spustil som a zastavil ich výrobu, v rozložení boli vážne chyby a kvalita zostavenia bola hrozná. V elektromobile je rušenie na každom kroku, všade naokolo sú obrovské a pulzné prúdy. Tieto prúdy vyvolali zbytočné impulzy v susedných vodičoch. Preto sa inštalácii venovala osobitná pozornosť.
Prvú kópiu som vyrobil ja, druhú jeden z našich inštalatérov Grubnik. A potom bola montáž konvertorov odoslaná do pilotného závodu VNIIEM, a tak to aj tak začali robiť. A tak som sa plazil a rozložil drôty, aby tento striedač spoľahlivo fungoval. Zostrojenie nášho prvého auta nám trvalo asi tri roky.
– Zvládli ste to nakoniec?
- Áno. A potom vyšla séria áut, ktoré boli prevádzkované v 34. automobilovom závode, to bolo 1974-78. Pre nich už meniče dodávala krasnodarská pobočka VNIITA, kde bol riaditeľom Jurij Skokov. Ten istý, ktorý sa neskôr stal politikom.
– Prečo bola výroba presunutá do Krasnodaru? Napokon bolo potrebných len niekoľko týchto konvertorov.
"Je toho veľa: spájkovanie, zváranie, výroba pneumatík." Na to sme však nemali ľudí - iba jedného inštalatéra a asistenta. Ústav sa zaoberal uzavretými témami a nikto z iných oddelení nám nepomohol.
– Koľko invertorov bolo vyrobených v Krasnodar?
– Pre všetky stroje, ktoré boli prevádzkované na 34. závode. Veľa, dokonca viac, ako je potrebné. Takže tam bola rezerva.
strana z Kvantovej brožúry, vytlačená vo viacerých exemplároch pod hlavičkou „drevotrieska“.
V Krasnodare bol najprv rovnaký príbeh s kvalitou inštalácie. Keď som tam prišiel, bol som zhrozený. Spájkovali to tak zle, že sme museli opäť zastaviť výrobu a ísť za hlavným inžinierom. Súhlasil som, že si privediem inštalatéra, ktorý mi ukáže, ako na to. Zavolal som Grubnikovi, sedel tam dva týždne a ukázal, ako namontovať a nasmerovať dosky. Do tejto doby sme už vyvinuli „vrkoč“ (namerané a opletené vedenie), vyrobili sme si ho sami, oddelene od meniča, a potom sme ho miestami spájkovali.
– Je prevodník ťažký?
– Nie naozaj, zdvihol som to ľahko. No možno 50 kg vrátane všetkých radiátorov. Motor tiež manuálne posúvali dvaja ľudia.
– Aký riadiaci systém mal tento prevodník?
– Dve dosky v každej zásuvke. Riadiaci systém bol na jednosmerný prúd, 24 voltov. Nechýbal ani jednofázový menič, ktorý samostatne napájal riadiaci systém. Zo spoločnej zbernice nebolo možné odoberať energiu, potenciál sa nedal rozdeliť. A ak je to niekde „šortky“, tak to je ono vysoké napätie„sedí“ na riadiacom systéme. Pre istotu som to teda izoloval.
Konštrukcia riadiaceho systému sa menila so zlepšovaním základne prvkov. Najprv to boli nízkovýkonové tranzistory a vinutia, potom sa objavili mikroobvody a pomocou nich sme s pomocou Charkovského polytechnického inštitútu prepracovali obvod.
– A čo oživenie? Toto je najťažší spôsob prevádzky elektrického vozidla.
– Oživenie sa začalo rozvíjať, keď sa výroba elektroniky presunula do Krasnodaru. Robili to ďalší dvaja ľudia, jeden teraz žije v Amerike a druhý zomrel v záhrade pred mojimi očami.
Na ovládanie auta sme najskôr použili dva pedály: pohybový (elektrický) a brzdový (bežná hydraulika). A na prístrojovú dosku navyše umiestnili prepínač, ktorý bolo potrebné zapnúť pri jazde z kopca alebo brzdení. Potom sa motor prepol do režimu generátora a dodával energiu do batérie. Potom bol tento prepínač nahradený bežným pedálom, tretím. Na samotnom štandardnom brzdovom pedále to nebolo možné, pretože je potrebné prepnúť frekvenciu sklzu z pridávania na uberanie.
– Ako brzdilo auto v režime rekuperácie? Mali ste dostatočný brzdný moment?
– Motor brzdil auto veľmi efektívne. Dokonca som to aj sám šoféroval a cítil som to, aj keď nie som vodič, nikdy som nemal vodičský preukaz.
Teraz, keď jazdím trolejbusom, vždy vidím, kedy prepnú na rekuperačné brzdenie a uvoľnia energiu do siete. Je to, samozrejme, ťažšie dať do siete ako do batérií - pretože niekto túto energiu musí prijímať, inému trolejbusu v pohybovom režime alebo rozvodni musí prejsť tento prúd a sú tam usmerňovače.
Naši vodiči ochotne využívali rekuperáciu, ale za vodičov v automobilke nemôžem povedať, neviem. S Kolchinom, jeho riaditeľom, sme komunikovali len zriedka, okrem prípadov, keď prichádzali zahraničné delegácie. Takýchto delegácií bolo veľa a každý žiadal ukázať konvertor. Tomu sme sa akosi vyhli s tým, že je tam všetko zapečatené a nedá sa rozobrať. Vo všeobecnosti to nechceli ukázať. Nejaký generál prišiel dokonca z Pentagonu. Spolu s ním sme vyšli na ulicu v elektrickom aute a on povedal: „Nechaj ma jazdiť sám! Bol som zmätený, ale aj tak som to dal. Šiel okolo, vyšiel a povedal: "Úžasné!" Sám som bol prekvapený, ako poslušne a hladko kráčala.
Bolo tu ale veľké obmedzenie – batéria. Chceli sme ho nabiť šokovým prúdom! Takže prúd prechádza okamžite a nabíja batériu. Aby vodič nečakal. Potom, myslím, v roku 1980, nás presunuli do VNIIIT (Ústav súčasných zdrojov) a umiestnili na oddelenie, ktoré sa zaoberalo molekulárnymi úložnými zariadeniami. Pre jeho zamestnancov je elektromobil zbytočná zábava, pracovali pre priestor. Ale nepotrebovali sme od nich žiadnu špeciálnu pomoc, všetko nám už fungovalo dobre. Žiadali len jednu vec: vyrobiť normálnu batériu. Aj keď má malú kapacitu, mal by sa nabíjať okamžite. Oslovili sme vedenie ústavu s týmto: keďže nás zamestnali (a veľmi chceli), tak nám pomôžte s vývojom batérií. Nikto však neurobil nič, čo by stálo za to.
S bežnými batériami, ktoré nám dala Smolková, sme najazdili cca 70-80 km. Jedného dňa nám Lidorenko, riaditeľ nášho nového ústavu, prikázal dať na test strieborno-zinkovú batériu s kapacitou 180 ampér hodín, ktorú vyvinula samotná VNIIITA. Bolo to strašne drahé, takže to bolo skôr uspokojenie záujmu ako vážny experiment.
Nasadili sme to na elektrické auto, jazdili sme na ňom celý deň - nemohli sme ho vybiť. Najazdili sme asi 350 km, potom sme to vzdali a dali auto do garáže. Toto bola jediná batéria, ktorá umožňovala bežnú prevádzku elektromobilu. A bol ľahší ako olovo.
– Dá sa strieborno-zinková batéria nabíjať vysokými prúdmi?
- Nemôžem povedať. Nabíjali sme pomocou rovnakých nabíjačiek ako bežné batérie.
– Nedalo sa aspoň dohodnúť na malosériovej výrobe takejto batérie?
– Donedávna sme plánovali nie malosériovú, ale veľkosériovú výrobu! Veľkým zážitkom je celý vozový park prevádzkovaný v 34. automobilovom závode, kde bola vypracovaná celá schéma organizácie dopravy. Vyškolili sme vodičov a mechanikov a vybudovali nabíjacie stanice na vykladacích miestach. Cieľom teda bolo pokračovať v tejto práci, previesť všetky moskovské dodávkové vozidlá na elektrickú trakciu. Presne o to sa Goberman snažil, aby nám pomohol.
– Myslíte si, že má zmysel vrátiť sa teraz k strieborno-zinkovým batériám?
- Nie, samozrejme, teraz bude za také množstvo striebra prémiová cena. Taký elektromobil si nikto nekúpi.
Viete, mal som zaujímavú skúsenosť s používaním našich meničov a motorov na iné účely, nie na prepravu. Keďže sme boli v oddelení skladovania molekúl, museli sme ich nejako použiť. A tak sme v Gelendžiku, kde mal VNIIIT laboratórnu základňu, zorganizovali testovací stánok. Vyvŕtali sme studňu, spustili čerpadlo na asynchrónnom motore a všetko sme to napájali zo solárnych panelov a molekulárnych skladovacích zariadení. V noci čerpadlo poháňala uložená energia a cez deň Slnko. Motor bežal vo vode a nič zlé sa mu nestalo. Spoľahlivosť asynchrónneho systému bola teda testovaná aj v extrémnych podmienkach.
Chodili sme na všetky možné medzinárodné sympóziá a keď som začal svoju reportáž, bolo úplné ticho. Všetci pozorne počúvali, niečo si zapisovali a potom sa pýtali. V tom čase boli v móde komutátorové motory, novinkou boli asynchrónne motory. A teraz takmer všetky automobilky pracujú týmto smerom.
– Pri dvojitej premene prúdu, ktorá je potrebná na napájanie asynchrónneho stroja z jednosmerných batérií, sa stále stráca časť energie?
– Stratí sa, áno, a stratí sa v striedači, pri spínaní, pri zatváraní, pri otváraní tyristorov. Ale toto je malá energia. Ak vezmeme vysokofrekvenčné tyristory, potom je to menej ako percento; kontroloval som pulz niekoľkých mikrosekúnd. Len v spínacom obvode sú straty. Samozrejme, že sú v kondenzátore, v tlmivkách. A v samotnom tyristore. Ale tie menšie. V trolejbuse je menič, tak čo, žiadne straty nie sú? To je všetko nezmysel, na modernej elementárnej báze sa takéto straty ani nedajú brať do úvahy. To isté platí pre transformáciu.
– Čo okrem nedostatku vhodných batérií bránilo realizácii vášho vývoja?
– Všetko bolo postavené na spojeniach. V ústrednom výbore, v politbyre. Mali sme Gobermana, ale ani on nedokázal prelomiť túto stenu ľahostajnosti.
Jedného dňa sa ma významný funkcionár priamo opýtal, či poznám Hejdara Alijeva, bol prvým podpredsedom MsZ ZSSR, dohliadal na naše záležitosti. "Nie, samozrejme," hovorím. "Potom môžete zabudnúť na jeho zavedenie do sériovej výroby."
Vtiahlo ma to do strany, dokonca ma prinútili študovať dva roky na katedre filozofie Inštitútu marxizmu-leninizmu. Ale nikdy som nevstúpil do KSSZ. Koncom osemdesiatych rokov sme zaviedli novú schému zamestnávania – ročné zmluvy. Rok sa končil a zmluva sa mohla predĺžiť. Ale možno to nepredĺžili. Takto bojovali o disciplínu. Volá mi teda vedúci oddelenia a slávnostne hovorí: Gennadij Alekseevič, ste prijatý do VNIIIT na dobu neurčitú! Povedal som „ďakujem“ a odišiel som do dôchodku.
– Myslíte si, že váš vývoj teraz stratil svoj význam?
– Nikdy nestratí význam, je to budúcnosť celej elektrickej dopravy. Keď som odišiel do dôchodku, jeden z mojich zamestnancov za mnou prišiel a povedal: „Mali sme vedecko-technické stretnutie na oddelení a rozhodli sme sa: všetka budúca práca sa bude vykonávať podľa vašich schém. Istá Borisová prišla a priniesla mi výpis zo zápisnice zo schôdze. Potom náš šéf dostal nápad vyrábať rekreačné vozidlá s molekulárnymi zásobníkmi a solárnymi panelmi, vraj k nemu prichádzali aj potenciálni zákazníci z Emirátov. Vyrobili také auto, ale obchod sa neuskutočnil. A samotné auto dopadlo tak-tak...
História elektrických vozidiel VNIIEM – VNIIIT – NPO „Kvant“
Prvé elektromobily na asynchrónnom trakčnom motore boli vyrobené VNIIEM v spolupráci s Kaliningradským všeruským výskumným ústavom elektrickej dopravy v rokoch 1967-1970. Išlo o dve vzorky s názvom EMO-1 a EMO-2. Paralelne boli postavené dva prototypy na základniach UAZ-451 a UAZ-452.
V rokoch 1970-72 boli v spolupráci s NIIAT postavené dve vzorky dodávkových vozidiel s plastovou karosériou, ktorých dizajn podľa niektorých informácií patrí Jurijovi Dolmatovskému.
Elektromobily vytvorené v spolupráci s NIIAT.
Tu je fragment náhodne zachovaného amatérskeho filmu zobrazujúci stroj VNIIEMNIIAT a jeho tvorcov:
Zápis z neznámych novín z polovice 70. rokov
V rokoch 1974-78 bolo v opravárenskej a výrobnej základni Glavmosavtotrans zmontovaných 10 vozidiel U-131 prerobených z UAZ-451DM. Tam už používali špeciálne batérie NIISTA 6EM-60 so špecifickou energetickou kapacitou 25 Wh/kg a ktoré umožňovali zrýchlené nabíjanie (najmenej 60 % kapacity do troch hodín). Tri takéto vozidlá sa zúčastnili demonštrácie v novembri 1975, kráčali po Červenom námestí.
Screenshoty z náhodne prežitých amatérskych filmových záberov demonštrácie z roku 1975
Ako prví podstúpili testovací cyklus na testovacom mieste Dmitrovského. Maximálna rýchlosť bola 70 km/h, dojazd pri 40 km/h – 70 km, pri jazde v európskom mestskom cykle – 50 km. V roku 1977 prebehli preberacie skúšky U-131 a bola doporučená ich ďalšia výroba (s množstvom úprav).
U-131 boli prvé vozidlá, ktoré vstúpili do skúšobnej prevádzky v 34. automobilovom závode v Moskve. Bola tam vytvorená špeciálna plocha pre nabíjanie a údržbu a na vykladacích plochách bolo inštalovaných niekoľko ďalších nabíjačiek. Priemerný počet najazdených kilometrov U-131 nepresahoval 40 km za deň, takže nabíjania bolo dosť, ale vodiči automobilky stále nemali elektrické autá radi: vyskytlo sa niekoľko prípadov zastavenia priamo na ceste z dôvodu nedostatku energie. Áno, a často sa lámali.
V roku 1978 VNIIEM spolu s RAF prerobil 2 kópie rižského minibusu RAF-22038, navštívili aj testovacie miesto. Predtým však sily Glavmosavtoranov a VNIIEM vyrobili ElektroRAFik pod kódovým názvom „Bourgeois.“ Túto prezývku dostal pre luxusné interiérové vybavenie vyrobené v ZIL, v oblasti, kde sa montovali vládne limuzíny.
RAF-22038 Glavmosavtotrans
Stránka zo správy o testovaní elektrických RAF na testovacom mieste Dmitrovského
V roku 1977 sa k tejto téme pripojil UAZ a uviedol na trh svoju prvú sériu elektrických vozidiel, UAZ-451MI, čo bola voľná fantázia na tému U-131. Do 34. automobilového závodu dorazili aj 9. októbra 1978. RAF tiež nestála bokom, v rokoch 1978-79 zostavila niekoľko strojov 22038 a 22037 na jednosmerný a striedavý prúd. A samozrejme VAZ, ktorý začal montovať elektrické dodávky VAZ-2801 založené na VAZ-2102. Ale všetky tieto práce nesúviseli priamo s VNIIEM, spomíname ich len v kontexte všeobecných dejín.
V roku 1980, už pod krídlami VNIIIT, Zverevovi súdruhovia (Boris Pavlushkov, Nikolaj Rodionov atď.) začali vyrábať vysoko modernizovanú verziu U-131 s názvom UAZ-3801. Práce sa zúčastnili závod Saturn, UAZ a samotný VNIIIT zastúpený NPO Kvant (v jeho štruktúre sa nachádzali vývojári elektrických vozidiel). Vyrobilo sa viac ako 50 kusov UAZ-3801 (presnejšie 58), z ktorých väčšina pracovala v tom istom 34. automobilovom závode. Posledné takéto auto bolo zmontované v roku 1988. Jeden z UAZ sa zachoval v Kvante dodnes, možno ho vidieť na fotografii z depa Moskva-Kyjev, na území ktorého sa nachádza jedna z Kvantových kancelárií.
Posledným elektromobilom vyrobeným spoločnosťou Kvant za ZSSR bolo miniauto s solárna batéria, ktorý Gennadij Zverev spomína. Bol určený pre rekreačné oblasti, na pokojné prechádzky pri nízkej rýchlosti. Aby som bol úplne úprimný, jeden z výpočtov bol urobený pre uzavreté čiernomorské sanatóriá, v ktorých odpočívali vtedajší šéfovia strany a členovia Ústredného výboru. V tom čase už mal „Kvant“ nejaké skúsenosti s takouto „spoluprácou“: jeden z elektrických RAF koncom sedemdesiatych rokov slúžil práve takým vysoko postaveným rekreantom vo Forose. Pracoval tam aj skúsený elektrický traktor.
Miniauto sa ukázalo ako veľmi koncepčné, no nikdy sa ho nepodarilo zrealizovať. Jedna kópia prinajmenšom jazdila, druhá zostala maketa. Stále je v skladoch Kvant. Mimochodom, dizajn miniauta bol urobený v ZIL, ale zatiaľ nebolo možné zistiť meno tohto génia.
Mini auto so solárnymi článkami na streche
Ďalšia história elektromobilov Kvant je bohatá na rôzne druhy experimentov, no ich popis už presahuje meraný chronologický rámec. Povedzme, že doteraz Kvant dodržiava vysokonapäťový striedavý prúd.
A tu je natáčanie tej demonštrácie z novembra 1975. Kameraman po prvý raz zjavne držal kameru; ale čo tam je... Najprv je čiernobiely fragment, potom farebný.
Páči sa mi to( 3 ) Nemám rád( 0 )
Elektromotor je zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu. Pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie.V poslednom čase sa čoraz viac presadzuje na automobilovom trhu ako perspektívny smer rozvoja automobilového priemyslu. Preto má zmysel pozrieť sa bližšie na dizajn elektrického vozidla a jeho motora, ktorý môže byť budúcnosťou tohto odvetvia.
Princíp činnosti a zariadenie
Elektromotor obsahuje stator a rotor. Rotujúce magnetické pole v statore pôsobí na vinutie rotora a indukuje v ňom indukčný prúd, čím vzniká krútiaci moment, ktorý uvádza rotor do pohybu. Elektrická energia dodávaná do vinutí motora sa premieňa na mechanickú rotačnú energiu.
Elektromotory si vďaka vývoju technológií našli uplatnenie v rôznych odvetviach, napríklad v automobilovom priemysle. Okrem toho môžu byť použité buď samostatne alebo v spojení so spaľovacím motorom. Poslednou možnosťou sú hybridné autá.
Automobilová jednotka sa od elektromotorov používaných vo výrobe líši malými rozmermi, no zvýšeným výkonom. Navyše, moderný vývoj stále viac vzďaľuje motory automobilov od iných podobných zariadení. Charakteristiky elektrických vozidiel zahŕňajú nielen výkon a krútiaci moment, ale aj rýchlosť, prúd a napätie. Keďže od týchto údajov závisí pohyb a údržba auta.
Druhy
Aby sme lepšie pochopili rozmanitosť, ktorú nám automobilový trh poskytuje, stojí za to zvážiť existujúce druhy elektromotory pre elektrické vozidlá.
Možno ich zhruba klasifikovať podľa typu prúdu:
- AC zariadenia;
- DC dizajny;
- univerzálne riešenia (schopné prevádzky na jednosmerný a striedavý prúd).
Trakčný menič TP80-200
Parametre trakčného meniča:
Typ................................................. ......Trojfázový dvojúrovňový menič napätia na báze IGBT tranzistorov
Menovitý výkon................................................ ...................................................................... ............... 30 kW
Maximálny výkon*................................................ .................................................................... ........... 80 kW
Menovité napájacie napätie (z batérie) ................................................. ...................................... 192 V
Maximálny prúd ................................................ ...................................................................... ............................. 365 A
Klimatické vlastnosti................................................................ ....................................................“U “, kategória 2
Prevádzková teplota................................................ ...................................................................... .............. .od mínus 40 do plus 40 °C
Menovitá výstupná frekvencia Napätie................................................. .......................................50 Hz
Maximálna výstupná frekvencia Napätie................................................. ............... 166 Hz
Hmotnosť................................................. ...................................................... ......................................15 kg
Rozmery................................................. ....................................................... .............................................413x262x207
Vykonanie................................................... ....................................................... ............................................. IP54
Spôsob chladenia ................................................ ...................................................... ......... .......... Kvapalina
Prietok chladiacej kvapaliny ................................................ ................................................................... ............ nie viac ako 11 l/min
Pokles tlaku chladiacej kvapaliny ................................................................ ......................0,2 baru
Metóda kontroly krvného tlaku ................................................................ ...................................................... ...............Vektorové riadenie
Trakčný motor AFMT 30/80.
Parametre trakčného motora:
Typ motora ................................................ .................. Asynchrónne s rotorom nakrátko
Menovitý výkon................................................ ........... 30 kW
Maximálny výkon *................................................ .......... 80
Vstupné napätie................................................ ............3 fáza 140 V
Nominálny krútiaci moment................................................................ ...............288 Nm
Maximálny krútiaci moment................................................................ ... .............600 Nm
Predpísaná rýchlosť................................................ ... .............1000 ot./min
Maximálna rýchlosť................................................ ...............5000 ot./min
Chladiaci systém................................................ .............Kvapalina
Prietok chladiacej kvapaliny ................................................ ................... .nie viac ako 15 l/min
Pokles tlaku chladiacej kvapaliny........................0,2 bar
Hmotnosť................................................. ............................214 kg
Palubná nabíjačka + pomocný menič PZ 16/200.
Nabíjačka PZ 16/200 (ďalej len „produkt“) zabezpečuje nabíjanie trakčnej batérie zo siete 220/380 V, vytvorenie siete 220/380 V pre napájanie spotrebičov cez spodnú zásuvku PZ 16/200 a tiež poskytuje energiu pre pomocný pohon čerpadiel posilňovača riadenia a podtlakových bŕzd pri pohybe vozidla.
Parametre palubnej nabíjačky:
Typ nabíjačky ................................................ ........ .....na IGBT tranzistoroch bez galvanického oddelenia od siete
Menovité napájacie napätie ................................................ ...................... ........................~3ph, 380 V/ ~1 ph, 220 V
Menovitý výkon nabíjačky zo siete ~3ph, 380V........................12 kW
Menovitý výkon nabíjačky zo siete ~1ph, 220V........................3,5 kW
Výstupné napätie batérie ................................................ ...................... ...................=160-240 V
Výstupný prúd nabíjania batérie ................................................................ ...................................... 40 A
Výstupné napätie pre DC/DC napájanie ................................................. ..........................400-600 V
Výstupný prúd DC/DC ................................................ ......................................................3 A
Spôsob chladenia ................................................ ...................................................... ......... ...Kvapalina
Prietok chladiacej kvapaliny ................................................ ................................................................... ....nie viac ako 3 l/min
Pokles tlaku chladiacej kvapaliny ................................................................ .....................0,2 bar
Počas jazdy nabíjačka napája pomocný elektromotor s nasledujúcimi parametrami:
Menovitý výkon................................................ ...................................................................... .2,4 kW
Menovité napájacie napätie ................................................ ................... ........................=160-240 V
Výstupné napätie ................................................ ......................................~ 3 ph, 220/380 V
Počas parkovania nabíjačka dodáva energiu z batérie spotrebiteľom s nasledujúcimi parametrami
(bez nabitia batérie):
Menovité výstupné napätie ................................................... ...................... .................................~3 hod, 380V/~1ph, 220V
Menovitý výstupný výkon ~ 3 ph, 380 V.................................................. ......... ............10 kW
Menovitý výstupný výkon ~1ph, 220V................................................. ....................3 kW
Kapacita preťaženia ................................................ ... .............................120 % do jednej minúty
Neutrálny prevádzkový režim ................................................ ............................................................. ....IT (izolované)
DC/DC menič PPN 1,0/200/12
DC/DC PPN 1.0/200/12 poskytuje napájanie 12 V spotrebiteľom a zároveň nabíja autobatériu.
Výrobok je napájaný z napájacej rozvodnej siete stálym napätím 600 V, ako aj stálym napätím 12 V z olovenej batérie pre napájanie vnútorných obvodov.
Parametre DC/DC meniča:
Typ nabíjačky......................s galvanickým oddelením od trakčnej batérie a nabíjačky
Vstupné napätie................................................ ............=500-600 V
Výstupné napätie ................................................ .............14 V
Moc................................................. ...................................1 kW
Spôsob chladenia ................................................ ...................Kvapalina
Stupeň ochrany ................................................ ....................................IP54
Rozsah prevádzkových prevádzkových teplôt..................................od mínus 40 do +50 ˚С
Relatívna vlhkosť vzduchu ................................... 95 %
Rozmery................................................ . ............500×217×135 mm
Hmotnosť................................................. ................................... 8 kg
Elektromobily poháňa elektrina, ktorá sa im spočiatku dodáva z bežnej domácej elektrickej siete a ukladá sa do akumulátorov auta.
Takéto auto nepotrebuje prevodovku používanú v spaľovacích motoroch. Pretože hriadeľ elektromotora je tu spojený priamo s kolesom. Elektrina poháňa motor a motor otáča koleso, ktoré poháňa auto. Experimentálne elektrické vozidlá boli teraz vyrobené s jednorazovou zásobou energie na palube, ktorá postačuje na dojazd 130 míľ. Tieto autá oveľa menej znečisťujú životné prostredie a sú oveľa tichšie ako autá, ktoré „žerú“ benzín. Azda hlavnou nevýhodou elektromobilu je, že plné nabitie batérií trvá šesť hodín.
Automat
Ak sa pozriete na palubnú dosku elektromobilu (obrázok vyššie), vidíte, ako jednoducho je vyrobená radiaca páka – z toho dôvodu, že auto nemá prevodovku. Všetky meradlá na prístrojovej doske by mali ukazovať otáčky motora, rýchlosť vozidla a úroveň nabitia elektrickej batérie.
Ako elektrická energia otáča kolesá?
Schéma elektrického auta
Elektromobil sa pohybuje pod vplyvom elektrickej energie, ktorú spočiatku ukladá do svojich batérií (obrázok nižšie). Keď sa auto pohybuje, elektrická energia prichádza do elektromagnetického konektora. Odtiaľ, pod kontrolou vodiča a signálmi zo senzorov, sa energia dodáva do elektromotorov, ktoré roztáčajú kolesá a dávajú auto do pohybu.
Nabíjanie vybitých batérií elektrických vozidiel
Nabíjací obvod pre batérie elektrických vozidiel
Elektrická nabíjačka auta je potrebná, aby sa zabezpečilo, že palubné batérie akumulujú novú elektrickú energiu, ktorá nahradí energiu použitú na pohyb auta. Zariadenie dostáva energiu na nabíjanie cez bežnú elektrickú zásuvku, akú nájdete v obytných budovách.
Energia sa prenáša priamo na kolesá
Výkonný permanentný magnet umiestnený vo vnútri elektromotora umožňuje otáčanie kolesa bez hnacieho hriadeľa a ozubených kolies používaných v bežných automobiloch. Elektromobil teda nemá diferenciál, prevodové ústrojenstvo s prevodmi a prevodovku. Energia tam ide z elektromotora priamo na kolesá.
V modeli elektromobilu Destiny 2000 ) kombinuje použitie solárnych panelov a batérií so sklolaminátovým telom.
