Спочатку кілька простих визначень, адаптованих до цих двигунів:

крутного

Крутний момент двигуна: Це сила, з якою обертається вал двигуна. Вимірюється в ньютонах/метр (Нм)
Швидкість обертання: Це кількість польотів, яку дає вісь двигуна за одиницю часу. Вимірюється в оборотах на хвилину (об/хв).
Потужність двигуна: Це обсяг роботи, виконаної за одиницю часу, і отримується множенням крутний момент для обертів. Він вимірюється в кінських силах (Резюме або HP) або в кіловатах (кВт): 1 кВт = 1,36 к. С

Пояснити різницю між крутним моментом і потужністю непросто. Класичний приклад - це велосипед. Ми їдемо на стійкій швидкості завдяки потужності педалей (Вт). революцій - це повні обороти педалі та пара це сила, що діє на педалі. Тепер припустимо, що ми переходимо на малий шестерню, зберігаючи швидкість: розвиток подовжується, оберти зменшуються, а кручення педалей стає важчим, нам знадобиться більше пари.

Якщо ми поставимо велику тарілку зараз, ми знову збільшимо розвиток. І якщо ми більше не зможемо підтримувати швидкість, це буде не тому, що нам бракує потужності (тертя повітря та асфальту не змінюється при постійній швидкості, і потужність, необхідна для її подолання, буде однаковою, незалежно від розвитку) але оскільки кручення педалей стає занадто важким, і ми не можемо вправлятись на них a пара досить крутити. Якщо, з іншого боку, ми зменшуємо розвиток, вимога до крутного моменту буде дедалі рідше, але настане момент, коли швидкість повороту буде настільки високою, що ми не зможемо підтримувати швидкість. Точно те саме відбувається і в автотранспорті.

Графіки потужності, крутного моменту та обертів визначають взаємозв'язок між цими параметрами для кожного двигуна. І як ми побачимо пізніше, в цій області електродвигуни мають важливі переваги перед тепловими.

Також зверніть увагу, що для переміщення великих вантажів (локомотивів, вантажних автомобілів, тракторів ...) використовуються еластичні двигуни (хороші значення крутного моменту від низьких оборотів) і дуже високий крутний момент, в той час як для невеликих навантажень або конкуренції використовуються дуже революціоновані двигуни, в яких крутний момент при низьких оборотах не так важливий. Приклад: будь-який нинішній 2-літровий турбодизельний двигун має подібний або більший крутний момент, ніж двигун F1, але, хоча 1-й досягає його менше 2000 об/хв, інший досягає більш ніж 15000 об/хв, з рівною кінцевою різницею потужності бездонна.

Іншим важливим диференційованим фактором є те, що тепловий двигун не може обертатися нижче холостого ходу (близько 700 об/хв): обертання стає нестійким і зупиняється. Однак електричний може обертатися однаково збалансовано і з такою ж силою (крутним моментом) при 20 об/хв, як при 2000 об/хв . Y від 0 об/хв у вас вже є максимальний крутний момент. Електродвигун не потребує повороту, коли транспортний засіб стоїть нерухомо, а також не потрібно зчеплення, щоб почати рух. А що стосується початку маршу, важливим є крутний момент, а не потужність, якщо ми з’єднаємо 5-ступінчасту коробку передач, вона зможе плавно стартувати з будь-якою з них, хоча логічно на довгих передачах прискорення буде менше блискучий.

Додатковим фактом Leaf, його редуктор має остаточний розвиток, подібний до типового 2-го теплового автомобіля (14,3 км/год на 1000 об/хв), тому він досягає своєї максимальної швидкості 150 км/год, обмежуючи таким чином його максимальна швидкість.

Більше графіки на електродвигунах: Fluence 95 CV та Kangoo 60 CV. Власне ми стикаємось з одним двигуном, про що свідчить той факт, що максимальний крутний момент ідентичний. Характеристики змінюються, тому двигун Fluence здатний підтримувати крутний момент на вищих обертах. Нетипові криві крутного моменту вражають, з ходом вгору при перших об/хв. Renault анонсував давно електронне обмеження крутного моменту кількома оборотами для досягнення більшої плавності та прогресивності на стартах. Можливо, причину слід шукати в обраних передачах, навіть коротших, ніж у Leaf: 11 км/год при 1000 об/хв (Kangoo) і 12 км/год при 1000 об/хв (плавкість). Це означає, що в Kangoo двигун обертається зі швидкістю 12000 об/хв зі швидкістю 130 км/год, а в Fluence він обертається зі швидкістю більше 11000 об/хв зі швидкістю 135 км/год.

Повертаючись до першого графіку, графіку двигуна Tesla Roadster, ми бачимо, що двигун розтягується до неймовірних 14000 об/хв, підтримуючи постійний крутний момент від 0 до 6000 об/хв, а потім швидко спадаючи, приводячи до "більш різкої" кривої потужності, ніж зазвичай в електродвигунах. В даному випадку і враховуючи спортивну спрямованість моделі, можливо, якби прийняття редуктора з двома-трьома передачами було виправданим (для цього не знадобиться більше), щоб використати весь його потенціал. Насправді перші агрегати мали двошвидкісну коробку Magna, яка в підсумку була викинута через такі фактори, як надійність, вартість та вага, незважаючи на досягнення кращих характеристик.

Енергоефективність


В електричному двигуні це взаємозв'язок між електричною енергією, яку він поглинає, та механічною енергією, яку він пропонує. Високоефективні двигуни встановлюються на електромобілях, з Середня ефективність 90%. Деякі виробники можуть похвалитися продуктивністю до 95% (малюнок нижче, двигун Renault), але це, мабуть, типове значення, а не середнє значення.







В Теплові двигуни енергоефективність - це співвідношення між енергією, що міститься у паливі, та запропонованою механічною енергією. Його продуктивність набагато нижча, ніж у електродвигунів, оскільки згоряння генерує багато тепла, яке непридатне для використання, і необхідна велика кількість рухомих частин, які генерують втрати на тертя. Велика частина енергії втрачається у вигляді тепла, або через радіатор, вихлоп, блок двигуна…. Існує багато суперечливих цифр щодо їх фактичних показників, залежно від умов дослідження та типу двигунів. Загалом, обмеження 25% для бензинових двигунів і від 30% для великих дизельних двигунів.


Враховуючи 1 літр бензину містить еквівалентну енергію 9,7 кВт-год а літр дизеля містить 10,3 кВт-год, ми могли б навіть порівняти ефективність різних транспортних засобів (будьте обережні, ефективність автомобіля, а не двигуна). Наприклад, ми можемо порівняти електрику, як Leaf, з ефективним бензином, як Golf 1.4 TSI 122 CV, і дизель, як Golf 1.6 TDI 105 CV. Дозволеними споживаннями є:

* Листок: 13,7 кВт-год/100 км/0,85 (передбачувана ефективність заряду акумулятора) = 16,1 кВт-год/100 км
* Гольф 1.6 TDI: 4,7 л/100 км х 10,3 кВт-год = 48,4 кВт-год/100 км
* Гольф 1.4 TSI: 6,0 л/100 км x 9,7 кВт-год = 58,2 кВт-год/100 км


Хоча це дуже загальне порівняння, засноване на прикладах, яке піддається багатьом інтерпретаціям, зауважується, що ефективність двигунів, описана вище, майже точно збігається із загальною ефективністю транспортного засобу, розрахованою тут. Енергоефективність електромобіля втричі перевищує енергетичну ефективність теплового автомобіля. І шокуючий факт - акумулятор Leaf на 24 кВт-год, Вага 300 кг і оцінюється у багато тисяч євро, він може зберігати лише енергію, еквівалентну трохи більше 2 літрам бензину або дизеля.

На цьому останньому графіку ми побачимо ще одну різницю між характеристиками електродвигунів та теплових двигунів.


Спочатку ми пояснимо цей графік ефективності Leaf: верхній рядок відповідає значенню крутного моменту з максимальним навантаженням (повний газ), тоді як горизонтальна лінія (значення крутного моменту = 0) відображає значення без навантаження. Для всіх можливих ситуацій об/хв, крутного моменту та навантажень графік призначає нам значення ефективності за допомогою кольорового градієнта.

Перше, що виділяється, це те, що ефективність досить однорідна і завжди вище 85%. Y максимальна ефективність досягається при середніх і високих часткових навантаженнях і при високих обертах. Це характерно для електродвигунів. Зона найбільшої ефективності розташована зі швидкістю, що значно перевищує максимальний крутний момент.

Ми не маємо графіку цього типу теплового двигуна, але в ньому ми побачили б, що різниця в ККД відповідно до навантаження та об/хв набагато виразніше, ніж в електричному, і що найефективніша зона розташована в швидкість нижча за максимальний крутний момент і при великих навантаженнях. Ось чому наполягають на тому, щоб для ефективної їзди ми завжди циркулювали довгими колами та з мінімально можливою кількістю обертів.

Але Якою була б рекомендація для електромобіля, якби у нас була коробка передач з декількома коефіцієнтами передачі?. Висока передача знижує оберти двигуна, одночасно збільшуючи навантаження та крутний момент. Якщо ми повернемося до графіка, то побачимо, що відповідь не ясна: зниження режиму може вивести нас з найбільш ефективної зони, тоді як збільшення пари може сприяти нам. У будь-якому випадку ми говоримо про мінімальні відмінності в ефективності. Висновок такий коробка передач не забезпечує значного поліпшення споживання в електромобілях, На відміну від того, що зазвичай коментують на багатьох форумах, можливо, через засвоєння моделі ефективності теплових двигунів.