Почему двигатель внутреннего сгорания лучше электродвигателя / Автомобили и другие средства передвижения и аксессуары / iXBT Live

Во многих развитых странах планируют в ближайшем будущем отказаться от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Например, в странах ЕС в 2035 году в силу вступит закон, запрещающий продажу новых автомобилей на горючем. В Англии аналогичных закон будет будет принят в 2040 году. ДВС постепенно уходит в прошлое, однако не из-за того, что он устарел, или нашлась достойная альтернатива, а из-за законов, ограничивающих продажи.

Главный конкурент автомобилю с двигателем внутреннего сгорания — электромобиль. Но есть ли на данный момент, то, в чем он лучше?

Большинство электрокаров на одном заряде может проехать около 400 км. Дорогие авто этого класса могут проехать и 1000 км, как например Tesla Roadster, но не стоит забывать, что цена такого автомобиля начинается от 50 000$.

Запас хода у автомобилей с бензиновым двигателем зачастую около 800 км. Например Lada Vesta, объем топливного бака которой равен 55 литрам, может проехать без дозаправки примерно 797 км.

С дизельными двигателями дела обстоят еще лучше. У многих представителей этого класса запас хода превышает 1100 км. Например, Peugeot 408 на полном баке, объем которого составляет 60 л, может преодолеть дистанцию в 1224 км.

Инфраструктура городов долгое время создавалась под двигатели внутреннего сгорания, и хоть изменения происходят достаточно быстро, зарядные станции значительно меньше распространены, чем заправки. И это понятно, ведь доля электромобилей в мире около 1%.

Стоит отметить, что изменения инфраструктуры зачастую происходят при поддержке государства, к примеру, Китай выделяет субсидии на производство электрокаров, и за счет бюджета устанавливает зарядные станции. Но если нет поддержи от государства, то все не так гладко. В странах, где отсутствуют субсидии и льготы, такие как отсутствие ввозной пошлины, продажи этого вида транспорта провалились.

Исследование американского журнала Consumer Reports 2020 года показало, что водители электрокаров ежегодно тратят на 60% меньше денег на зарядку относительно затрат на топливо, у водителей автомобилей с бензиновым двигателем.

Можно предположить что, если весь мир перейдет на электромобили, то цена на электричество подскочит, и эта разница уже станет не насколько большой. Однако это лишь догадка, а то, что на данный момент зарядить авто значительно дешевле, чем заправить — факт.

Но не стоит забывать, что залить полный бак топлива займет не больше 5 минут, а вот полная зарядка электрокара может занять и больше часа. Конечно, появляются системы, которые позволят заряжать автомобиль значительно быстрее. И, например, Hyundai Ioniq 5, поддерживающий новый тип зарядки, может получить 80% заряда батареи всего за 18-20 минут. Однако такая «заправка» все еще в 3-4 раза дольше, чем у автомобилей с ДВС. 

Все мы знаем, что ДВС загрязняют окружающую среду. Однако электромобили тоже не являются полностью экологичными.  

Больше 1/3 всего электричества человечество получает при помощи сжигания угля, а это очень «грязный» источник энергии. И миру придется решить, что делать с миллионами вышедших из эксплуатации автомобильных аккумуляторов. На данный момент перерабатывается всего около 5% литий-ионных аккумуляторов.

Разбор батареи на части не простая задача

В среднем электромобили экологичнее, чем автомобили с ДВС. Однако есть большое количество регионов, где электричество в большей степени вырабатывается сжиганием угля, в них электрокары наносят даже больший ущерб природе, чем конкурент.

Власти Сингапура посчитали, что Tesla Model S для преодоления 1 км требует 444 Вт·ч энергии. В этой стране при выработке 1 Вт·ч энергии выбросы CO₂ составляют 0,5 г. Используя эти данные, несложно подсчитать, что Model S опосредованно выпускает в природу 222 г CO₂/км. Даже у спорткаров использующих бензин этот показатель зачастую меньше. Например Porsche 911 Speedster с двигателем на 510 л.с. выбрасывает в воздух 197 г CO₂/км.

На данный момент двигатель внутреннего сгорания во многом превосходит электродвигатель, но вероятно, что уже скоро он потеряет свое лидерство. ДВС уже достиг пика своего развития, а даже если и нет, никто не будет пытаться улучшать его дальше, ведь большое количество стран в ближайшем будущем запретят продажу этого типа двигателей на своей территории.

А электромобили имеют куда больший потенциал, и быстро развиваются. Например, первые модели Tesla Roadster, выпущенные в 2006 году, имели запас хода всего 372 км, а на зарядку такого авто требовалось больше 2-х часов. У современных моделей эти показатели в несколько раз лучше, и «потолок» все еще не достигнут. Проблема с инфраструктурой тоже решается, а растущий процент электромобилей на дорогах ускоряет этот процесс. 

Экологический вопрос с каждым годом становиться все острее. Уже сейчас электрокары в среднем меньше загрязняют окружающую среду, а с ростом процента «зелёной» энергетики, отрыв будет увеличиваться. 

Большой потенциал электромобилей дает понять, что в какой-то момент они станут лучше, чем автомобили с ДВС, но когда это случится неизвестно.

что быстрее, безопаснее и выгоднее

Устойчивость и управляемость ⚡ > ⛽

Низкий центр тяжести превращает даже высокий электрический кроссовер в своего рода неваляшку, которая достигает опасных кренов заметно позже, чем аналог с ДВС. Равно как и оптимальная развесовка существенно снижает риск развития заноса или сноса.

Также важно, что электропривод и трансмиссию значительно проще подружить с электронными системами безопасности.

Особенности компоновки нагляднее проявляются на заснеженных дорогах, когда электромобиль увереннее и быстрее, чем соседи по потоку, меняет полосу и входит в повороты. Фактически, если привычно соблюдать ПДД, скоростной режим и держать дистанцию, порог рискованных реакций заметно отодвигается, создавая дополнительный запас безопасности.

Источник изображения: news.auto24.pro

Динамика ⚡ > ⛽

У электродвигателя есть замечательное качество — у него относительно прямой график крутящего момента. Другими словами, он способен выдать максимальную тягу буквально сразу после нажатия педали газа (или в нашем случае — «тока»). А вот ДВС — только когда раскрутится до определенного количества оборотов в минуту.

На дороге это придает даже «семейным» электромобилям динамику, сравнимую со спорткаровской, — разгон до сотни за пять секунд сегодня уже не редкость. А претендующие на спортивность электрокары «разменяли» трехсекундную отметку, что раньше было доступно лишь ультрадорогим гиперкарам.

Конечно, это нам нужно не для светофорных гонок, которые остались где-то на рубеже столетий, а исключительно ради безопасности. Незаурядная динамика позволяет электрокару вовремя сменить полосу, сманеврировать, быстро обогнать «длинномер» на узкой загородной дороге — словом, получить в запас те драгоценные мгновения, которые отделяют риск от уверенной езды.

Тормозная динамика, то есть эффективное и безопасное замедление, у электромобилей тоже обычно лучше, чем у обычных авто. Тормозным механизмам здесь помогает режим рекуперации, когда электродвигатель работает как генератор и преобразует вращение колес обратно в электроэнергию. Впрочем, если кому-то не по душе резкое замедление в ответ на сброс газа, многие модели позволяют регулировать степень рекуперации, а порой и отключить ее вовсе.

Максимальная скорость ⚡ < ⛽

Пусть электродвигатели способны выдать большой крутящий момент на низких оборотах, сильно раскручиваться и удержать в таких условиях высокую мощность — это не для них. Поэтому даже у дорогих люксовых электрических моделей максимальная скорость чаще ограничена на отметке около 200 км/ч.

Если сегодня взять спортивные варианты электрокара и традиционного автомобиля с примерно одинаковыми мощностью и крутящим моментом, то на первых секундах электрический экипаж уйдет в отрыв, но затем машина с ДВС догонит его и оставит далеко за кормой.

В теории, можно снабдить электромобили особой трансмиссией с повышающим рядом передач (и такие эксперименты ведутся), применить и другие технические решения, но возникает поистине философский вопрос — зачем? На дорогах общего пользования, не считая безлимитных автобанов, превышать технологически ограниченный порог скорости, по сути-то, и негде. Динамика здесь важнее, а с ней у электрокаров все в полном порядке. А дополнительные детали трансмиссии сделают электрокары сложнее, тяжелее и дороже.

Автономность и запас хода ⚡ < ⛽

Скажем прямо — сегодня преимущество в способности пополнить запасы источника энергии у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания просто разгромное. АЗС с бензином и соляркой в достаточном количестве есть и в крупных городах, и в глубинке, и на всех мало-мальски «цивилизованных» трассах, чего, увы, не скажешь о специализированных зарядных станциях для электромобилей. Их число неуклонно растет, но пока не в той мере, чтобы существенно повлиять на ситуацию.

Время заправки-зарядки тоже не в пользу электромобилей. Залить полный бак бензина можно буквально за несколько минут, а на полный заряд батареи в среднем потребуется около трех часов. Если же вам попадется так называемая медленная (невысокой мощности) зарядная станция, умножайте время минимум на два.

Запас хода на одном баке у автомобилей с ДВС в среднем в полтора-два раза выше, чем у электромобилей с полным зарядом батареи. И последний весомый аргумент — никто не мешает закинуть в багажник автомобиля пару канистр с горючим, но вот дополнительный запас электричества с собой не увезешь…

Расходы ⚡ < ⛽

На этапе покупки электромобиль обойдется вам раза в полтора-два дороже сопоставимого по характеристикам авто с ДВС. Даже если вести речь о «семейных» моделях, а не люксовом сегменте, все равно переплата в рублях будет выражаться числами с шестью нулями.

Конечно, расходы на горючее существенно выше, чем плата за электроэнергию, но расчеты показывают, что в зависимости от класса автомобиля разницу в начальной цене электромобиль за счет топлива окупит за 10–25 лет. Но даже если вы собираетесь эксплуатировать электрокар так долго, вам все равно рано или поздно понадобится заменить батарею, а ее стоимость составляет больше половины от цены всего экипажа.

Обслуживать электромобиль, в принципе, проще: у электродвигателя меньше деталей, чем в ДВС, да и трансмиссии в привычном понимании здесь нет. Вопрос только в стоимости и доступности самих запчастей, в наличии специальных сервисов и цене нормо-часов.

Экологичность ⚡ = ⛽

Формально электромобиль с его «нулевым» выхлопом несопоставимо чище автомобиля с самым «зеленым» ДВС — даже придушенным в мощности и снабженным многочисленными фильтрами и катализаторами.

Но электричество тоже надо где-то получить, особенно в глобальном масштабе — с перспективой замены всего автопарка моделями с электротягой. Тут одними ветряками и солнечными батареями не обойдешься. И что делать? Жечь уголь в теплоэлектростанциях? Массово строить ГЭС, которые, в свою очередь, разрушают целые экосистемы, или повсеместно внедрять атомные станции, которые на бумаге эффективны и безопасны, но, как мы уже убедились, способны устроить локальный армагеддон?

Над этой дилеммой бьются ученые, спорят инженеры и экологи — поэтому мы не станем в этой статье искать готовый ответ, а просто отметим, что такая проблема, увы, существует.

Но все же электромобили — действительно удобный, безопасный и перспективный вид транспорта. И хочется надеяться, что его основные проблемы получится решить в ближайшем будущем.

Этот 17-летний парень разработал двигатель, который потенциально может изменить индустрию электромобилей | Инновация

Роберт Сансоне со своим новым синхронным реактивным двигателем Общество науки

Роберт Сансоне — прирожденный инженер. От аниматронных рук до скоростных беговых ботинок и картинга, который может развивать скорость более 70 миль в час, изобретатель из Форт-Пирса, Флорида, считает, что в свободное время он выполнил не менее 60 инженерных проектов. А ему всего 17 лет.

Пару лет назад Sansone наткнулся на видео о преимуществах и недостатках электромобилей. В видео объясняется, что для большинства двигателей электромобилей требуются магниты, изготовленные из редкоземельных элементов, извлечение которых может быть дорогостоящим как с финансовой, так и с экологической точки зрения. Необходимые редкоземельные материалы могут стоить сотни долларов за килограмм. Для сравнения, медь стоит 7,83 доллара за килограмм.

«У меня есть естественный интерес к электродвигателям, — говорит Сансоне, который использовал их в различных проектах по робототехнике. «С этой проблемой устойчивости я хотел решить ее и попытаться разработать другой двигатель».

Старшеклассник слышал о типе электродвигателя — синхронном реактивном двигателе, — в котором не используются эти редкоземельные материалы. Этот тип двигателя в настоящее время используется для насосов и вентиляторов, но сам по себе он недостаточно мощный, чтобы его можно было использовать в электромобиле. Итак, Сансоне начал мозговой штурм, чтобы улучшить его производительность.

В течение года компания Sansone создала прототип нового синхронного реактивного двигателя, который обладал большей силой вращения (или крутящим моментом) и эффективностью, чем существующие. Прототип был изготовлен из напечатанного на 3D-принтере пластика, медных проводов и стального ротора и протестирован с использованием различных измерителей для измерения мощности и лазерного тахометра для определения скорости вращения двигателя.

Его работа принесла ему первый приз и выигрыш в размере 75 000 долларов на Международной научно-технической ярмарке Regeneron (ISEF) в этом году, крупнейшем международном конкурсе STEM для старших классов.

В менее экологичных двигателях с постоянными магнитами используются такие материалы, как неодим, самарий и диспрозий, которые пользуются большим спросом, потому что они используются во многих различных продуктах, включая наушники и наушники-вкладыши, объясняет Хит Хофманн, профессор электротехники и компьютерной инженерии в Университет Мичигана. Хофманн много работал над электромобилями, в том числе консультировал Tesla по разработке алгоритмов управления их силовым приводом.

«Кажется, что число приложений, использующих магниты, становится все больше и больше, — говорит он. «Многие материалы добываются в Китае, поэтому цена часто может зависеть от нашего торгового статуса с Китаем». Хофманн добавляет, что Tesla недавно начала использовать постоянные магниты в своих двигателях.

Электродвигатели используют вращающиеся электромагнитные поля для вращения ротора. Катушки проволоки в неподвижной внешней части двигателя, называемой статором, создают эти электромагнитные поля. В двигателях с постоянными магнитами магниты, прикрепленные к краю вращающегося ротора, создают магнитное поле, которое притягивается к противоположным полюсам вращающегося поля. Это притяжение раскручивает ротор.

Синхронные реактивные двигатели не используют магниты. Вместо этого стальной ротор с прорезанными в нем воздушными зазорами выравнивается с вращающимся магнитным полем. Нежелание, или магнетизм материала, является ключом к этому процессу. Когда ротор вращается вместе с вращающимся магнитным полем, создается крутящий момент. Больший крутящий момент создается, когда коэффициент заметности или разница в магнетизме между материалами (в данном случае стальным и немагнитным воздушным зазором) больше.

Вместо того, чтобы использовать воздушные зазоры, Сансоне подумал, что может включить в двигатель другое магнитное поле. Это увеличило бы этот коэффициент заметности и, в свою очередь, произвело бы больший крутящий момент. В его конструкции есть и другие компоненты, но он не может раскрыть больше деталей, так как надеется запатентовать технологию в будущем.

Новый двигатель Sansone превзошел традиционный синхронный реактивный двигатель аналогичной конструкции в тестах на крутящий момент и эффективность. Роберт Сансоне

«После того, как у меня появилась эта первоначальная идея, мне пришлось сделать несколько прототипов, чтобы проверить, будет ли этот дизайн работать на самом деле», — говорит Сансоне. «У меня нет тонны ресурсов для создания очень продвинутых двигателей, поэтому мне пришлось сделать уменьшенную версию — масштабную модель — с помощью 3D-принтера».

Потребовалось несколько прототипов, прежде чем он смог протестировать свой дизайн.

«На самом деле у меня не было наставника, который мог бы мне помочь, поэтому каждый раз, когда двигатель выходил из строя, мне приходилось проводить массу исследований и пытаться устранять неполадки, — говорит он. «Но в итоге на 15-м моторе я смог получить работающий прототип».

Сансон проверил свой двигатель на крутящий момент и КПД, а затем для сравнения перенастроил его для работы в качестве более традиционного синхронного реактивного двигателя. Он обнаружил, что его новая конструкция обеспечивает на 39 процентов больший крутящий момент и на 31 процент большую эффективность при 300 оборотах в минуту (об/мин). При 750 об/мин эффективность увеличилась на 37 процентов. Он не мог испытать свой прототип при более высоких оборотах в минуту, потому что пластиковые детали перегревались — урок, который он усвоил на собственном горьком опыте, когда один из прототипов расплавился на его столе, — рассказывает он 9.0031 Top of the Class

, подкаст, созданный Crimson Education.

Для сравнения, двигатель Tesla Model S может развивать скорость до 18 000 об/мин, объяснил главный конструктор двигателей компании Константинос Ласкарис в интервью 2016 года Кристиану Руоффу для журнала об электромобилях

Charged.

Сансоне подтвердил свои результаты во втором эксперименте, в котором он «изолировал теоретический принцип, согласно которому новый дизайн создает магнитную заметность», согласно презентации своего проекта. По сути, этот эксперимент исключил все другие переменные и подтвердил, что улучшения крутящего момента и эффективности коррелируют с большим коэффициентом значимости его конструкции.

«Он определенно правильно смотрит на вещи, — говорит Хофманн о Сансоне. «Есть потенциал, что это может стать следующей большой вещью». Однако он добавляет, что многие профессора работают над исследованиями всю свою жизнь, и «довольно редко они в конечном итоге захватывают мир».

Хофманн говорит, что материалы для синхронных реактивных двигателей дешевы, но машины сложны и, как известно, трудны в производстве.

Таким образом, высокие производственные затраты являются препятствием для их широкого использования и основным ограничивающим фактором для изобретения Sansone.

Сансоне соглашается, но говорит, что «с новыми технологиями, такими как аддитивное производство [например, 3D-печать], построить его в будущем будет проще».

Сейчас Сансоне работает над расчетами и трехмерным моделированием 16-й версии своего мотора, которую он планирует построить из более прочных материалов, чтобы протестировать ее на более высоких оборотах в минуту. Если его двигатель продолжит работать с высокой скоростью и эффективностью, он говорит, что продолжит процесс патентования.

Вся экспериментальная установка Sansone. Роберт Сансоне

В старших классах Центральной средней школы Форт-Пирса Сансоне мечтает поступить в Массачусетский технологический институт. Его выигрыш от ISEF пойдет на оплату обучения в колледже.

Сансон говорит, что изначально не планировал участвовать в соревновании. Но когда он узнал, что один из его занятий позволил ему завершить годовой исследовательский проект и написать статью по выбранной им теме, он решил воспользоваться возможностью и продолжить работу над своим двигателем.

«Я подумал, что если я смогу вложить в это столько энергии, то смогу сделать это проектом научной выставки и конкурировать с ним», — объясняет он. После хороших результатов на районных и государственных соревнованиях он перешел в ISEF.

Сансоне ждет следующего этапа испытаний, прежде чем обратиться к какой-либо автомобильной компании, но он надеется, что однажды его двигатель станет предпочтительным дизайном для электромобилей.

«Редкоземельные материалы в существующих электродвигателях являются основным фактором, подрывающим устойчивость электромобилей», — говорит он. «Увидеть день, когда электромобили станут полностью устойчивыми благодаря помощи моей новой конструкции двигателя, было бы мечтой».

Рекомендуемые видео

Различные типы электродвигателей, используемых в электромобилях

Если вы заинтересованы в глубоком погружении в технологию двигателей внутреннего сгорания, вы должны быть готовы к тому, что вас обстреляют множеством различных концепций. Безнаддувные двигатели, двигатели с турбонаддувом, непосредственный впрыск, непрямой впрыск или как прямой, так и непрямой впрыск! Бензин, дизель, СПГ, СНГ, цикл Аткинсона, цикл Миллера, цикл Будэка, цикл Дизеля и цикл Отто (см. двигатель Mazda Skyactiv-X), турбо с фиксированной геометрией, турбо с изменяемой геометрией, турбо с двойной прокруткой, регулируемые фазы газораспределения… список продолжается. на.

Почти автоматически возникает вопрос: почему у нас так много конструкций и концепций двигателей внутреннего сгорания? Ответ прост — потому что ни один из них не является достаточно хорошим с точки зрения эффективности. В поисках повышения эффективности инженеры внедряли множество конструкций на протяжении всей истории автомобилестроения. Актуально ли это разнообразие конструкций и для электродвигателей? Сколько типов двигателей используется в электромобилях? Ответ только 3 основных. Познакомимся с ними.

Асинхронный асинхронный двигатель — Краткий урок истории

Асинхронный асинхронный двигатель не является чем-то новым. Он был изобретен двумя независимыми исследователями — единственным и неповторимым Николой Теслой и Галилео Феррарисом. Несмотря на то, что итальянский изобретатель впервые разработал этот двигатель в 1885 году, Никола Тесла первым подал заявку на патент в 1888 году.

Изобретение асинхронного двигателя, без сомнения, является одним из величайших достижений в использовании электричества для обеспечения нашей жизни. Внедрение этого типа двигателя настолько широко распространено в наши дни, что без него очень трудно представить повседневную жизнь. Эти двигатели используются во многих электрических устройствах, и подавляющее большинство промышленных двигателей относятся к асинхронному асинхронному типу.

Исторический патент Николы Теслы на асинхронный двигатель

Как работает асинхронный асинхронный двигатель?

Все электродвигатели состоят из двух основных частей. Статическая часть называется статором, а вращающаяся часть называется ротором. Начнем со статора — обычно это стальной цилиндр с прорезями и медными катушками, сплетенными с определенной геометрией. Эти катушки питаются трехфазным переменным током, который был преобразован из постоянного тока (обеспечиваемого аккумулятором) в силовой электронике. Этот ток создает вращающееся магнитное поле в статоре, и скорость этого вращающегося магнитного поля называется синхронной скоростью.

По сути, вот как работает этот тип двигателя: переменное напряжение подается на медные катушки (или обмотки), и в результате мы получаем вращающееся магнитное поле, это поле индуцирует напряжение в роторе, которое, в свою очередь, вызывает протекание тока. . Этот поток тока создает собственное вращающееся магнитное поле в роторе, которое отстает от магнитного поля статора. Сила между двумя магнитными полями, которые приводят в движение ротор, называется силой Лоренца. Затем движение ротора передается на колеса автомобиля через соответствующий редуктор.

Этот двигатель называется асинхронным, потому что вращающееся магнитное поле ротора и статора не синхронизированы. Индукционная часть возникает из-за вращающегося магнитного поля, напряжения и тока, индуцируемых статором. Когда мы нажимаем на педаль акселератора, магнитное поле ротора немного отстает от поля статора. Когда мы замедляемся и двигатель работает как генератор (рекуперативное торможение), то вращающееся магнитное поле ротора опережает статор. Эта разница во вращающихся магнитных полях называется «скольжением» и обычно составляет до 5 % в зависимости от конструкции двигателя.

Типовой КПД трехфазного асинхронного двигателя, используемого в автомобильной промышленности, составляет около 90 %. Благодаря своей надежности, простоте, долговечности и отсутствию требований к экзотическим материалам этот двигатель используется почти исключительно в промышленных процессах. Кроме того, его хорошие характеристики перегрузки делают его идеальным двигателем по требованию, поэтому его часто используют в качестве переднего двигателя в электромобилях с полным приводом.

Плюсы

• Хорошая эффективность
• Дешево сделать
• Нет необходимости в редкоземельных материалах
• Почти идеальная надежность

Минусы

• Большие потребности в охлаждении
• Меньшая удельная мощность
• Более низкий КПД по сравнению с другими двигателями

Некоторые автомобили, использующие асинхронные асинхронные двигатели: внедорожник Audi e-Tron, Mercedes-Benz EQC, Tesla Model S, 3, X и Y на передних осях, а автомобили VW Group MEB также используют их на передних осях.

Асинхронный двигатель, используемый в Mercedes-Benz EQC

Синхронный двигатель с постоянными магнитами

Основное различие между асинхронными асинхронными двигателями и синхронными двигателями с постоянными магнитами заключается в способе создания и взаимодействия вращающихся магнитных полей в роторе и статоре. . В синхронных двигателях с постоянными магнитами в роторе имеется собственное вращающееся магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами (отсюда и название двигателя). Вращающиеся магнитные поля ротора и статора в этих двигателях заблокированы, и скольжение отсутствует.

Постоянные магниты в роторе являются одним из ключевых элементов, повышающих удельную мощность и повышающих эффективность двигателя. Повышенная удельная мощность означает высокую мощность при малом объеме, поэтому двигатели с постоянными магнитами используются исключительно в PHEV. Электродвигатель в этих транспортных средствах размещен в коробке передач, и существуют ограничения по пространству.

Постоянные магниты изготавливаются из редкоземельных материалов, большинство из которых контролируется Китаем. Есть вопросы об этических аспектах процесса добычи, и по этой причине многие производители стараются сократить использование этих материалов в своих двигателях. Тем не менее, синхронный двигатель с постоянными магнитами является королем КПД — он может достигать до 94-95% и когда в машине только один мотор, то используется именно этот тип мотора.

Плюсы

• Очень высокая эффективность
• Нижнее охлаждение требуется
• Высокая удельная мощность

Минусы

• Стоимость производства
• Потребность в редкоземельных материалах
• Теоретическая опасность размагничивания

Двигатели с постоянными магнитами Hyundai Ioniq 5

Двигатели с постоянными магнитами используются в Hyundai Ioniq 5, Kia EV6, Tesla Model S, 3, X и Y на задних осях. Автомобили VW Group MEB также используют их на задних мостах, Jaguar i-pace, Audi e-tron GT и Porsche Taycan, и это лишь некоторые из них.

Синхронный двигатель с электрическим возбуждением

Синхронные двигатели с постоянными магнитами обеспечивают наилучшую эффективность из всех, но редкоземельные материалы, необходимые для их конструкции, имеют определенные последствия. Для решения этих проблем некоторые производители, а именно BMW, Renault Groupe и Smart в настоящее время, используют гибридную конструкцию двигателя — они используют синхронные двигатели, для которых не требуются редкоземельные материалы.

Итак, как работают эти моторы? Что ж, вместо использования постоянных магнитов в роторе для создания тока в этих двигателях используются щетки и контактные кольца. По данным BMW, этот тип двигателя обеспечивает КПД до 93%, что очень близко к эффективности двигателей с постоянными магнитами. Несмотря на то, что этот тип двигателя кажется очень многообещающим, тот факт, что в нем используются щетки, означает, что в какой-то момент потребуется замена этих компонентов.