В электрических автомобилях нет столь привычного нам двигателя внутреннего сгорания. Вместо него используется электродвигатель.
В принципе они оба выполняют одну и ту же задачу: преобразуют энергию в механическую работу, которая и приводит автомобиль в движение. Здесь разница в виде преобразуемой энергии: двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию сгораемого топлива, а электродвигатель — электрическую энергию, получаемую от тяговой аккумуляторной батареи.
Аккумулятор вырабатывает постоянный ток, который через инвертор преобразуется в переменный и подаётся на статор (неподвижную часть) электродвигателя. Статор создаёт магнитное поле, которое вращает ротор (подвижную часть) электродвигателя.
Когда мы нажимаем педаль акселератора в электромобиле, мы тем самым регулируем подачу электротока от аккумулятора на статор электродвигателя, который генерирует магнитное поле. Это магнитное поле взаимодействует с магнитами ротора, что и заставляет ротор вращаться с соответствующей скоростью.
На рисунке ниже электродвигатель в разобранном виде: статор, ротор, инвертор.
В электромобилях нашли своё применение как синхронные, так и асинхронные электродвигатели переменного тока.
Асинхронные двигатели, как правило, проще и дешевле в изготовлении, но имеют более низкий КПД. Синхронные двигатели имеют высокий КПД и более точны в работе, но стоят дороже. Поэтому существует большое разнообразие двигателей для различных автомобилей, в зависимости от конкретных целей их эксплуатации.
Асинхронный двигатель часто используется в электромобилях, предназначенных для скоростного движения по трассе. Синхронный двигатель лучше себя показывает в городском цикле, на низких скоростях.
Во многих синхронных двигателях в роторе устанавливаются постоянные магниты. Их преимущество в том, что они работают без источника питания. Такие магниты изготавливаются из редкоземельных ферромагнитных металлов, которые могут быть намагничены и стать постоянными магнитами. Это приводит к удорожанию таких двигателей. Кроме того, требуется сложная электроника для управления магнитным полем.
Производители всегда стремятся найти оптимальное решение. Зачастую это приводит к интересным комбинациям: внедорожник Volkswagen ID.4 GTX оснащён сразу двумя электродвигателями: по одному для каждой оси. Причём передний — это асинхронный двигатель, а задний — синхронный с постоянными магнитами.
Электрические двигатели показывают вполне достойную мощность. К примеру, у того же Volkswagen ID.4 GTX совокупная мощность составляет 220 кВт или 299 л/с.
По сравнению с двигателем внутреннего сгорания износ электродвигателя гораздо меньше. Из-за малых потерь на трение система смазки проще, а расход смазочных материалов — меньше.
К тому же электродвигатель умеет использовать кинетическую энергию торможения для выработки электроэнергии и подзарядки аккумуляторной батареи.
В мире фактически взят курс на замещение традиционных автомобилей на электромобили. Страны Евросоюза, к примеру, утвердили запрет на продажу новых легковых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к 2035 году. Так что ближайшее будущее определённо за электродвигателями.
