OLTEANU Denisa -Elena [612836]

1

OLTEANU Denisa -Elena
Grupa: 124A
Facultatea de Inginerie Electrica
Universitatea Politehnica Bucuresti

2

Cuprins

I. Capitolul 1
1.1 Introducere………… …………………… …… ………………… ……… 3
1.2 Istoria automobilului electric …………………………………… ……… 4
II. Capitolul 2
2.1 Automobile electrice cu baterii de acumulatori ………………………… 6
2.2 Automobile electrice cu pile de combustie sau su percondensatoare …… 7
2.3 Motorul electric…………………………………………………………10
2.4 Tipuri de automobile electrice………………………………………… .11
III. Capitolul 3
3.1 Modele de automobile electrice……………………………………….. 12
3.1.1 Tesla Cybertruck …………………………………………………12
3.1.2 Mitsubishi i -MiEV …………………………………… ………….1 3
3.1.3 Nissan Leaf …………………………………………………… . 14
3.2 Avantajele și dezavantajele mașinilor cu motor electric …… .………… 15
IV. Capitolul 4
4.1 Concluzii……………………………………………………………… 16
4.2 Bibliografie…………………………………… ……………………… 17

3
Capitolul 1

1.1 Introducere

O mașină electrică este un automobil care este propulsat de unul sau mai multe
motoare electrice, folosind energia stocată în bateriile reîncărcabile. Primele mașini
electrice practice au fost produse în anii 1880. Primele mașini electrice practice au
fost produse în anii 1880. Mașinile electrice au fost populare la sfârșitul secolului
al XIX -lea și începutul secolului XX, până când progresele în motoarele cu ardere
internă, în special motoarele de pornire electrice și producția în masă a vehiculelor
cu benzină mai ieftine au condus la o scădere a utilizării vehiculelor cu acționare
electrică.
Mașinile electrice sunt o varietate de vehicule electrice (EV). Termenul
"vehicul electri c" se referă la orice vehicul care folosește motoare electrice pentru
propulsie, în timp ce "mașină electrică" se referă, în general, la autovehicule
capabile de autostrăzi alimentate cu electricitate. Vehicule electrice cu viteză mică,
clasificate ca vehi cule NEV în Statele Unite ale Americii, și ca cvadricicluri
motorizate electric în Europa, sunt microcars cu alimentare electrică sau mașini
urbane, cu limitări în ceea ce privește greutatea, puterea și viteza maximă care au
voie să circule pe drumurile pu blice și pe străzile orașului până la o anumită limită
de viteză postată, care variază în funcție de țară. O mașină electrică care transportă
panouri solare pentru a o alimenta este o mașină solară, iar o mașină electrică
alimentată de un generator de benz ină este o formă de mașină hibridă. Astfel, o
mașină electrică care își obține energia dintr -un pachet de baterii de bord este o
formă de vehicul electric cu baterie (BEV). Cel mai adesea, termenul „mașină
electrică” este folosit pentru a se referi la vehi cule electrice cu baterii, dar se poate
referi și la veh icule electrice hibride plug -in.

4
1.2 Istoria automobilului electric
Invenția primului model de vehicul electric este a tribuită mai multor persoane.
În 1828, maghiarul Ányos Jedlik a inventat un tip de motor electric timpuriu și a
creat un automobil mic model alimentat de noul său motor. Între 1832 și 1839,
scotul Robert Anderson a construit o căruță electrică electrică, a limentată de celule
de alimentare primară neîncărcabile. În noiembrie 1881, Gustave Trouvé a
prezentat o mașină electrică la Exposition intern ationale d'Électricité de Paris (Fig.
1). Alte prototipuri de mașini electrice au fost probabil construite înainte , dar până
când bateriile au fost îmbunătățite de către inventatorii francezi Gaston Planté (în
1865) și Camille Faure (în 1881), mașinile electrice au decolat cu adevărat.
În 1897, mașinile electrice și -au găsit prima utilizare comercială ca taxiuri în
Marea Britanie și SUA. Avansele motoarelor cu ardere internă (ICE) din prima
decadă a secolului XX au diminuat avantajele relative ale mașinii electrice. Timpul
lor de realimentare mult mai rapid și costurile de producție mai ieftine le -au făcut
mai po pulare. Cu toate acestea, un moment decisiv a fost introducerea în 1912 a
motorului de pornire electric care a înlocuit alte metode, adesea laborioase, de
pornire a ICE, cum ar fi manivela manuală .
Fig. 1 Vehiculul electric al lui Gustave Trouvé (1881)

5
Apari ția mașini i electrice moderne
Tehnologiei metal -oxid-semiconductor (MOS) a dus la dezvoltarea de vehicule
electrice moderne rutiere. MOSFET (tranzistorul cu efect de câmp MOS, sau
tranzistorul MOS), inventat de Mohamed M. Atalla și Dawon Kahng la Bell Labs
în 1959, a dus la dezvoltarea puterii MOSFET de către Hitachi în 1969, și
microprocesorul cu un singur chip de Federico Faggin, Marcian Hoff, Masatoshi
Shima ș i Stanley Mazor la Intel în 197. Puterea MOSFET și microcontrolerul, un
tip de micropro cesor cu un singur chip, au dus la progrese semnificative în
tehnologia automobilelor electrice. Convertizoarele de putere MOSFET permiteau
funcționarea la frecvențe de comutare mult mai mari, făceau mai ușoară
conducerea, reduceau pierderile de energie și reduceau semnificativ prețurile, în
timp ce microcontrolerele cu un cip puteau gestiona toate aspectele controlului
unității și aveau capacitatea de gestionare a bateriei.
O altă tehnologie importantă care a permis mașinile electrice moderne, capabil e
de autostrăzi, este bateria cu litiu -ion, inventată de John Goodenough, Rachid
Yazami și Akira Yoshino .
La începutul anilor 1990, CARB a început o acțiune pentru vehicule cu emisii
mai scăzute, cu consum redus de combustibil, obiectivul final fiind o mișcare către
vehicule cu emisii zero, cum ar fi vehiculele electrice. Atât US Electricar, cât și
Solectria au produs autovehicule electrice trifazate AC cu trei faze, cu sprijinul
GM, Hughes și Delco. Aceste mașini timpurii au fost în cele din urmă ret rase de pe
piața americană.
Constructorul electric din Tesla Motors din California a început dezvoltarea în
2004 cu privire la ceea ce va deveni Tesla Roadster, care a fost livrat pentr u prima
dată clienților în 2008 .

 Cine a ucis mașina electrică?
La mijlocul anilor '90, mai mulți producători majori de mașini au lansat mașini
electrice revoluționare ca alternative viabile la mașinile pe benzină. Zece ani mai
târziu, aceste mașini aproape că au dispăr ut. Mașina electrică a fost victima uneia
dintre cele mai importante crime ale secolului trecut . În 1996, producătorul

6
american General Motors a lansat automobilul electric EV1, ca răspuns la
îngrijorarea globală cu privire la epuizarea resurselor de petro l și la impactul
încălzirii globale. Mulți cred că mașina electrică a fost ucisă de marile companii
petroliere. O mașină condusă pentru reducerea petrolului reprezintă o amenințare
majoră pentru veniturile acestora, cu profituri de milia rde de dolari în joc.

Capitolul 2
2.1 Automobile electrice cu baterii de acumulatori
Automobilele electrice au transmisii electrice, care sunt transmisii progresive,
continue. Ele transformă energia electrică primită de la sursa primară în energia
necesară antrenării roților motoare ale automobilului. În functie de sursa primară,
transmisiile electrice pot fi: cu baterii de acumulatoare (automobile electrice), cu
fir de contact (de la retea), cu baterii de acumulatoare și motor termic, care
antrenea ză un generator electric cu o transmisie electrică. În functie de natura
curentului folosit deosebim următoarele tipuri de transmisii electrice : în curent
continuu, în curent alternativ și diesel -electrice.
BATERIILE CU ACUMULAOTRI – cele mai cunoscut e si experimentale
sunt cele cu plumb, cadmiu -nichel si argint -zinc. Bateriile cu plumb au obtinut
progrese, ajungand de la 20Wh/kg la 40Wh/kg si chiar 50Wh/kg; se pare ca
valoarea de 60Wh/kg sa fie maximum posibila. S -a creat deja posibilitatea
reincarcar ii in 30 de minute a capacitatii, de la 20% la 80% cu ajutorul unor
redresoare cu dispositive de reglare speciale.
o Acumulatoarele cadmiu -nichel realizate in prezent au posibilitati de
incarecare si descarcare ultrarapide, de ordinul a 5 minute pentru 80% din
capacitatea lor. Aceste acumulatoare ar putea fi utilizate datorita calitstilor
mentionate.
o Acumulatoarele argint -zinc sunt foarte scumpe pentru automobile, desi
argintul poate fi recuperate iar energia data este 0,1 Wh/kg.

7
2.2 Automobile electrice c u pile de combustie sau
supercondensatoare

Pila de combustie ( Fig.2 ) este un sistem electrochimic care convertește energia
chimică în energie electrică. Pila de combustie se compune din trei elemente:
electrolit, electrozi și reactanți. Combustibilul (sursa de energie) este situat la anod,
iar la catod se află oxidantul. Sp re deosebire de baterie, care este un sistem închis,
pila consumă combustibilul de la anod prin oxidare electrochimică generând curent
electric continuu de joasă tensiune. Avantajele utilizării sistemelor energetice pe
bază de pile de combustie sunt:

1. produc curent electric continuu la tensiuni scăzute și intensități medii ;

2. nu produc poluarea mediului ambiant ;

3. funcționează fără vibrații sau zgomote, neavînd elemente în mișcare ;

Pentru a asigura desfășurarea acestui proces, este indispensabilă realizarea u nui
element conținând un anod, un catod și un electrolit care poate fi alimentat direct
cu un combustibil, și cu aer. Oxigenul necesar arderii combustibilului este ionizat
la catod. Ionii migrează apoi în electrolit pentru a ajunge la anod unde se produce
oxidarea combustibilului. În timpul funcționării, electrozii nu suferă nicio
modificare structurală, ei servind doar ca suport pentru reacție. La anod are loc
oxidarea catalitică a hidrogenului atomic, iar la catod reducerea catalitică a
oxigenului atomic. Fenomenul de oxidare și reducere catalitică are loc în regim
trifazic (gaz —lichid —solid) la suprafața catalizatorului conform reacției globale:

H2 + 1/2 O2 → H2O

8

Fig.2 pila de combustie

Tipuri de pile de combusite
 pilele de combustie pot fi: directe, indirecte sau regenerabile
Printre principalelle relizari din ultimii ani privind industria de automobile, se
enumera:
 pile hidrazina -aer, folosind electrolit alcalin(KOH5M) si hidrazinam avand o
puter de 60 W; catodu l poros, hidrofob, fiind separate de anodul de nichel
acoperit cu catalizator de paladiu, printr -o membrana de azbest.
 pile hidrogen -aer, fiind comsiderata cele mai simple si cu istoaria cea mai
bogata. Alaturi de procedeele clasice in care utilizeaza elec troliti din ce in ce
mai subtiti, au fost realizati si folositi electrozi dispersati. Alimentarea cu
hidrogen se face din recipient de fibra de sticla -epoxidica, fie utilizand
hidrogen lichid pastrat in vase criogenice, comaprtiment in spatii multiple cu
pereti din material plastic aluminizat.

9
SUPERCONDENSATORUL se pare că va înlocui bateriile de acumulatori,
deoarece nu există reacții chimice, timpul de reîncărcare este foarte scurt, iar
randamentul este de 100%. Însă pană în 2008 nu au existat produse satisfăcătoare
pe piață. Un nou condensator care ar putea rev oluționa automobilele electrice a fost
conceput în anul 2008 de către firma americană EEStor, care a descoperit un nou
tip de supercondensator, cu o densitate de 340 Wh/kg (condensatorii normali au o
densitate în jur de 5 Wh/kg), care va fi produs în serie sub numele de EESU
(EEStor Energy Storage Unit). EESU are o masă de 152 kg, un volum de 33 litri,
capacitate de 31 Farad, tensiune 3500 V și un preț de 3200 $. Reîncărcarea cu 52
kW/h ar fi posibilă în cca. 6 minute. Primul automobil electric care va int egra
această tehnologie va fi cityZENN. CityZENN va atinge o viteză de 125 km/h, iar
distanța de deplasare cu o singură încărcare va fi de 400 km. Acest automobil va
reduce costurile de întreținere cu 90%, comparativ cu un autoturism obișnuit,
având motor cu ardere internă .
Condensatoarele electrochimice (supercondensatoare , Fig. 3) constau din doi
electrozi separați de o membrană permeabilă la ioni (separator) și un electrolit care
leagă ionic ambii electrozi. Când electrozii sunt polarizați de o tensiune aplicată,
ionii din electrolit formează straturi electrice duble de polaritate opusă față de
polaritatea electrodului. De exemplu, electrozii polarizați pozitiv vor avea un strat
de ioni negativi la interfața electrodului / electrolitului împreună cu un st rat de
echilibrare a sarcinii de ioni pozitivi care se adsorbesc pe stratul negativ. Opusul
este valabil pentru electrodul polarizat negativ.

Fig.3 Ilustrație a supercondensator ului

10
2.3 Motorul electric
Motorul electric transformă energia electrică în energie mecanică. Majoritatea
motoarelor electrice funcționează prin inter acțiunea dintre câmpul magnetic al
motorului și curentul electric într -o înfășurare a sârmei pentru a genera forța sub
formă de rotație a unui arbore. Motoarele electrice pot fi clasificate după
considerente precum tipul sursei de alimentare, construcția i nternă, aplicația și
tipul de ieșire a mișcării.

Fig.4 Animatie a motorului electric

Motoarele electrice produc forță liniară sau rotativă (Fig. 4) destinate să
propulseze un mecanism extern . Un motor electric este în general proiectat pentru
rotație continuă sau pentru mișcări liniare pe o distanță semnificativă în comparație
cu dimensiunea sa. Solenoizele magnetice produc o forță mecanică semnificativă,
dar pe o distanță de operare comparabilă cu dimensiunea lor. În comparație cu
motoarele cu comb ustie internă comună (ICE), motoarele electrice sunt ușoare, din
punct de vedere fizic mai mici, asigură mai multă putere, sunt mai simple din punct
de vedere mecanic și mai ieftin de construit, oferind în același timp un cuplu
instantaneu și constant la o rice viteză, cu mai multă reacție, cu o eficiență totală
mai mare și generarea de căldură mai mică. Cu toate acestea, motoarele electrice
nu sunt la fel de convenabile sau obișnuite ca ICE în aplicațiile mobile (adică
mașini și autobuze), deoarece necesită o baterie mare și scumpă, în timp ce ICE

11
necesită un rezervor de combustibil relativ mic. Componenetele motorului: rotorul,
rulmenti, stator, bobinaj și comutator , etc.( Fig. 5)

Fig. 5 Componentele mototrului electri ce

2.4 Tipuri de automobile electr ice
 EV-urile (cunoscute și sub denumirea de vehicule electrice plug -in)
derivă integral sau parțial din puterea lor din electricitatea furnizată de
rețeaua electrică. Acestea includ AEV și PHEV.
 AEV -urile (vehicule integral electrice) sunt alimen tate de unul sau mai
multe motoare electrice. Primesc energie electrică prin conectarea la
rețea și o depozitează în baterii. Nu consumă combustibil pe bază de
petrol și nu produc emisii de conductă.

12
 PHEV -urile (vehicule electrice hibride plug -in) folosesc bateriile pentru
a alimenta un motor electric, se conectează la rețeaua electrică pentru a
încărca și utilizează un combustibil pe bază de petrol sau alternativ
pentru a alimenta motorul cu ardere internă.

3.1 Modele de automobile electrice
3.1.1. Tesla Cybertruck

Tesla Cybertruck este un vehicul comercial ușor cu baterii electrice în curs de
dezvoltare de Tesla, Inc. Au fost anunțate trei modele, cu o estimare a distanței de
250–500 mile (400 –800 km) și o durată estimată de 0 –60 km / h. 2 ,9–6,5 secunde,
în funcție de model. Scopul declarat al Tesla în dezvoltarea Cybertruck este să
ofere un substitut energetic durabil pentru cele aproximativ 6.500 de camioane cu
combustibil fosil vândute pe zi în Statele Unite. Producția Cybertruck urmează să
înceapă în 2021, mai multe modele fiind oferite până în 2022 .

Fig.6 Exteriorul Cybertruck -ului Fig.7 Interiorul Cybertruck -ului

Cybertruck este construit cu o carcasă exterioară realizată pentru o durabilit ate
finală și protecția pasagerilor. Începând cu un exoschelet aproape impenetrabil,
fiecare componentă este proiectată pentru rezistență și rezistență superioară, de la
piele structurală din oțel inoxidabil Ultra -Hard 30X laminată la rece până la sticla
blindată Tesla.

13
3.1.2 Mitsubishi i -MiEV
Mitsubishi i -MiEV este o mașină electrică cu cinci uși , produsă de Mitsubishi
Motors . Potrivit producătorului, gama totală electrică i -MiEV este de 160 de
kilometri (100 mi) pe ciclul de testare japonez. G ama pentru versiunea americană
din anul 2012 model este de 100 km (100 km) .
Pachetul de baterii litiu -ion de 16 kilowati -oră (58 MJ) este format din 88 de
celule plasate sub podeaua de bază. Pachetul are 22 de module de celule conectate
în serie la o tensiune nominală de 330 V. Bateria are un sistem de răcire forțată a
aerului pentru a preveni supraîncălzirea în timpul ratelor mari de încărcare și
descărcare și daune în consecință. În baterie există un ventilator integral. Pentru
încărcare rapidă, bat eria este răcită suplimentar cu aer frigorific din sistemul de aer
condiționat al mașinii.

Fig.8 Mitsubishi i -MiEV
Moduri de in carcare:
 CHAdeMO: În partea stângă a mașinii, spre spate, se află punctul de
încărcare „rapidă” DC. Există doi pini mari (pentru curentul de încărcare) și
opt mici pentru circuitele de control. Cablul utilizat în acest scop este captiv
până la punctul de î ncărcare a drumului. Când mașina este încărcată rapid
(DC), sistemul de aer condiționat este pornit automat și aerul frigorific este
suflat prin baterie pentru racire.

 Yazaki: Pe partea dreaptă a mașinii se află punctul de încărcare „rapid” și
„lent”, acc esat în mod similar cu punctul de încărcare DC. Trei pini mari

14
sunt linia, neutrul și pământul / pământul. Cei doi pini mici sunt un circuit de
control. Acest circuit permite ca curentul de încărcare să fie întrerupt la
încărcarea finalizată, întrerupe put erea în cazul în care ștecherul este scos
din vehicul .

3.1.3 Nissan Leaf
Nissan Leaf, stilizat de producătorul Nissan sub numele LEAF, este un vehicul
electric cu baterii hatchback compact cu cinci uși, introdus în Japonia și Statele
Unite în decembrie 2010. Este echipat cu acumulator litiu -ion. Bateria, cea mai
grea parte a majorității vehiculelor electrice, este situată sub scaunele și spațiul
picioarelor spate, păstrând centrul de greutate cât mai scăzut și oferind mașinii o
mai bună rigiditate structurală decât un hatchback convențional cu cinci uși . Leaf
este alimentat de un motor electric sincron cu 80 kW (107 CP) și 280 N ⋅m (207
ft⋅lb) care conduc roțile din față.

Fig.9 Exteriorul Nissan Leaf Fig.10 Interiorul Nissan Leaf

15
3.2 Avantajele și d ezavantajele mașinilor cu motor
electric

 Avan taje majore ale automobilului electric sunt :
 consum ul redus;
 poluare apro ape de zero în afara producției;
 eficiență/randament foarte mare;
 accelerar e instant si zgomot foarte redus;
 întretinere ușoară prin eliminarea unei mar i părți a motorului clasic
otto;
 timpul de încărcare a bateriei este mai scurt dacă poate fi acționat în f
stații speciale;

 Dezavantajele majore sunt :
 costul ridicat;
 timpul de încărcare al acumulatorului relativ mare;
 autonomia redusă de maxim 160 km în cazul modelelor Leaf si Vol t
(în cazul Tesla ca. 20 0-500 km);
 pot apărea diverse probleme legate de pornire în situații de
temperatură foarte scăzută.
 bateriile care alimentează motorul electric trebuie înlocuite după 5 -6
ani, iar costurile sunt în prezent foarte mari;

16
4.1 Co ncluzii
In concluzie, cea mai bună soluție pentru rezolvarea problemelor de poluare a
mediului este vehiculul electric , ca o alternativ a a mijlocului de transport. Deși
avantajele și beneficiile oferite pentru protecția mediului sunt majore, vehiculele
electrice nu au reușit în că să pătrundă pe piața de automobile și să convingă
potențialii utilizatori, datorită densității de putere scăzute a surselor de energie
montate pe vehicule, costului ridicat al ansamblului și inexistența infrastructurii de
reîncărcare a sursei de energie . Soluția pare a fi oferită de pilele de combustie,
experții considerând vehiculele electrice hibride ca fiind oportune. Vehiculele
electrice vor deveni populare mai rapid decât se așteaptă analiștii. În c âțiva ani,
vehiculele electrice și hibrizii vor fi acceptate de consumatori , devenind un
fenomen de masa, precum impactul pe care l-a avut televizorul pentru genratia
trecuta, iar smartphone-urile, pentru generatia din prezent.

17
4.2 Bibliogrfie:
Link-uri:
https://ro.wikipedia.org
https ://www.energy.gov
www.teslamotors.com
https://ieeexplore.ieee.org
https://www.energy.gov
https://www.scribd.com/document/55994462/Automobilul -Electric
www.e -automobile.ro

Cărți:
Salon automobil – Vasile Parizescu, V. Simtion – Editura Tehnica, 1973
Automobile electrice (Partea I )- Mircea BEJAN, Ioana BĂLAN, 2011