Основными конструктивными блоками электромобиля являются: аккумуляторная батарея, электродвигатель, трансмиссия, бортовое зарядное устройство, инвертор, преобразователь постоянного тока и электронная система управления (рис. 2.1).
1 – система охлаждения; 2 – инвертор; 3 – контроллер зарядки; 4 – электродвигатель; 5 – тяговая АКБ; 6 – порт зарядки; 7 – редуктор трансмиссии; 8 – DC/DC преобразователь; 9 – вспомогательная АКБ
Для того чтобы понять, как взаимодействуют между собой отдельные составляющие электромобиля, рассмотрим его блок-схему (рис. 2.2).
В состав электромобиля входят следующие основные агрегаты и элементы:
– электродвигатель; Электродвигательтакже является одним из главных элементов электромобиля. Он предназначен для создания крутящего момента необходимого для движения электромобиля. В качестве тягового электродвигателя используют трехфазные синхронные (асинхронные) электромоторы переменного тока мощностью от 15 до 200 и более кВт. В некоторых конструкциях электромобилей используется несколько электродвигателей, которые приводят в движение отдельные колеса автомобиля, что значительно повышает его тяговую мощность. Также имеет место конструкция, где электродвигатель устанавливается непосредственно в колесо автомобиля, сокращая до минимума трансмиссию. Но такая схема имеет серьёзный недостаток – увеличивается неподрессоренная масса и ухудшается управляемость.
– питающая (тяговая) аккумуляторная батарея ; Аккумуляторная батарея (АКБ) – один из наиболее дорогих компонентов электромобиля. Тяговая АКБнаряжением 380-800Впредназначена для обеспечения питания электродвигателя. По своей значимости играет такую же роль, как топливный бак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ. Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание.
– вспомогательная аккумуляторная батарея; Эта АКБ напряжением 12-24-48 В питает системы освещения, сигнализации, подогрева, комфорта и др.
Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
– инвертор; Инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения (DC) в переменное напряжение (AC).
– зарядное устройство на борту, чтобы обеспечивать возможность зарядки от бытовой розетки или от зарядной станции; Возможность «заправиться» от домашней розетки — одновременно и преимущество, и недостаток электромобиля. Бытовая электросеть не способна обеспечить ток, необходимый для быстрой зарядки, существует реальная опасность пожара. Тем не менее в комплект каждого электромобиля входит кабель со встроенным ограничителем тока для подключения к обычной розетке, хотя процесс и занимает несколько часов.
Сегодня эта возможность сохранена в конструкции электромобилей в основном как аварийный вариант, для того чтобы доехать до ближайшей стационарной заправки и восстановить работоспособность аккумулятора за несколько минут. Через разъем для зарядного устройства заправочной станции соединиться с бытовой сетью невозможно.
– электронная система управления элементами конструкции , состоящая из основного и дополнительных блоков управления; Электронная система управления служит для выполнения нескольких функций, которые направлены на обеспечение безопасности, энергосбережение и комфорт пассажиров:
— управление высоким напряжением;
— реализация оптимального режима движения;
— управление плавным ускорением;
— управление системой рекуперации при торможении;
— контроль использования электроэнергии.
— регулировка тяговых и динамических качеств;
— обеспечение оптимального расхода электроэнергии;
— мониторинг состояния аккумуляторной батареи;
— зарядка аккумулятора на 12 V.
Конструктивно система объединяет в себе ряд входных датчиков, блок управления и исполнительные устройства различных систем электромобиля.
Входные датчики используются для оценки положения педалей газа и тормоза, селектора переключения передач, давления в тормозной системе и степени заряда аккумуляторной батареи. На основании данных, полученных от входных датчиков, блок управления обеспечивает оптимальное для конкретных условий движение электромобиля. Индикация таких данных о работе электромобиля, как потребление и восстановление электроэнергии, а также остаточный заряд аккумуляторной батареи осуществляется на панели приборов.
– DC-DC преобразователь; DC/DC преобразователи — это преобразователи постоянного тока, заменяющие генератор переменного тока автомобилей, использующих углеводородное топливо. Они позволяют изменять постоянное напряжение. Основная функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы. В качестве DC/DC преобразователей используются импульсные стабилизаторы или конвертеры напряжения .
В состав электромобиля входит также упрощенная трансмиссия, оснащенная одноступенчатым редуктором. Может применяться бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.