Электромобиль принцип работы: Принцип работы электромобиля, как он устроен, какое в нём напряжение и схема питания от аккумуляторных батарей&nbsp – Устройство и принцип работы электромобиля. Плюсы и минусы электрокаров

Содержание

Устройство электромобиля — как работает электромобиль?

В недалеком будущем электромобили смогут полностью заменить автомобили с ДВС. Множество компаний по всему миру сосредоточили все усилия, чтобы разработать электромобиль, а способствует этому рост цен на нефтепродукты. Кроме того, актуальность электромобилей состоит еще и в том, что атмосфера становится все более загрязненной, поэтому нужно бороться с вредными выбросами двигателей внутреннего сгорания.

На данный момент самыми крупными рынками электромобилей являются такие ведущие страны как США, Япония, а также ряд европейских стран. Если говорить о компаниях-производителях, то лидирующие места занимают такие акулы автомобилестроения как Nissan, Toyota, Ford и др. К сожалению, наша родина еще не может похвастаться выпуском электромобилей, если не учитывать модель Lada Ellada, которая была создана энтузиастами, причем на импортных деталях.

Если говорить о том, что же такое электрический автомобиль, то под этими словами стоит понимать транспортное средство, приводимое в движение специальными электрическими двигателями. Питание электродвигателя осуществляется от солнечной батареи, специализированных топливных элементов или аккумуляторной батареи.

Аккумуляторная батарея требует подзарядки через определенное время работы, которая осуществляется как от различных источников извне, так и от генератора, который устанавливается на борту автомобиля. Последний способ имеет особенность – генератор приводится в движение простым двигателем, так что такое авто стоит считать не электромобилем, а разновидностью гибридных автомобилей.

Некоторые компании ведут работы по направлениям – разработки новейших моделей, и адаптации серийных автомобилей. Если говорить о предпочтении, то оно отдается последнему, потому как требует меньших затрат.

Электромобили разделяют на 3 условные группы:

— городские, с максимальной скоростью до 100 км/ч;

— шоссейные, максимальная скорость которых более 100 км/ч;

— спортивные. Их максимальная скорость более 200 км/ч.

Конструкция электромобиля, в отличие от авто с двигателями внутреннего сгорания, немного проще, но она более надежна, ведь в ней минимальное количество подвижных деталей и узлов. В электромобиле главными конструктивными составляющими являются: трансмиссия, качественный аккумулятор, специальное бортовое зарядное устройство, электронная система управления и т. д. Для того чтобы обеспечить питание главного тягового электродвигателя, в автомобиле установлена мощная тяговая аккумуляторная батарея. На электромобили устанавливают литий-ионную батарею, которая состоит из нескольких модулей, соединенных между собой. Выдаваемый ток такой батареи составляет порядка 300 Вт постоянного тока, а ее емкость полностью соответствует мощности электродвигателя.

Тяговый двигатель – это несколько трехфазных асинхронных либо синхронных электрических машин, работающих от переменного тока. Их мощность начинается от 15 кВт. Максимальная мощность может быть более 200 кВт. Если сравнивать электродвигатель с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), то эффективность первого по отношению к последнему составляет 90%:25%. Кроме того, у электродвигателя существует ряд других преимуществ, которые также очень важны и востребованы, а именно:

— максимального крутящего момента можно добиться при любой скорости;

— конструкция достаточно проста и нет необходимости в дополнительном охлаждении;

— может работать и в режиме генератора.

Существует определенный ряд моделей электрокаров, которые собраны с применением двух и более электродвигателей. Это необходимо для того, чтобы привести каждое отдельное колесо в движение или сразу несколько, добиваясь повышения тяговой мощности. Для сокращения трансмиссии, производители зачастую встраивают электродвигатели непосредственно в колеса. Такой подход имеет существенный минус – автомобилем становится трудно управлять. Это обусловлено тем, что увеличиваются неподрессоренные массы.

У автомобиля простая трансмиссия, поэтому на подавляющем количестве моделей она представлена простым одноступенчатым редуктором. Имеется очень полезная вещь – бортовое зарядное устройство. Оно дает вам возможность зарядить ваш электрокар от обычной розетки. Чтобы преобразовать постоянное высокое напряжение, выдаваемое аккумуляторной батареей в трехфазное — переменное, производители используют специализированный инвертор. Кроме того, такой преобразователь также предназначен для того, чтобы заряжать дополнительную 12 Вт батарею. Она нужна для питания других узлов и приспособлений. К ним относятся кондиционер, электрический усилитель руля, аудиосистема и др.

Интересные и полезные функции берет на себя электронная система управления. Она ответственна за безопасность, энергосбережение и за комфорт пассажиров. Если углубиться, то система управления необходима еще и для того, чтобы:

— управлять высоким напряжением;

— производить регулирование тяги;

— обеспечивать оптимальное движение;

— оценивать насколько хватит заряда батареи;

— управлять тормозной системой и контролировать расход энергии от аккумулятора.

Эта система объединяет в себе определенные входные датчики, блок управления и другие устройства, которые имеются в электромобиле.

Хотя автомобили с ДВС и электродвигателем похожи, их эксплуатация значительно различается. Именно она препятствует полномасштабному выпуску таких автомобилей. Главное, что оттолкнет потенциальных покупателей – цена. Еще отталкивает длительное время зарядки аккумулятора и не самая лучшая автономность. Их высокая цена объясняется тем, что производство литий-ионных аккумуляторов дорогостоящее, а срок их службы не превышает 7 лет. Плюсом электрического автомобиля является более низкая стоимость его содержания. Если говорить об эксплуатации, то наиболее выгодно она в странах, где процесс производства электроэнергии мало зависит от топлива.

В настоящее время электрокары характеризуют как транспорт для города. Почему? Дело в том, что автономность автомобиля невысока, а величина пробега до потребности в зарядке зависит от множества факторов. Характер вождения, покрытие трассы и многое другое влияет на показатель автономности. Сейчас производители добились пробега в 150 км без необходимости зарядки, но это при скорости 70 км/ч. Если скорость вашего движения будет около 130 км/ч, то вы проедите не более 70 км. Сейчас имеются специальные технологии, которые могут позволить увеличить автономность где-то до 300 км. Одной из таких технологий является рекуперативное торможение, которое способно возвратить до 30% затраченной энергии. Еще на такие авто устанавливают аккумуляторные батареи с повышенной емкостью и электронные системы, отвечающие за оптимизацию всех происходящих процессов.

Сейчас на специальных зарядных станциях, которые имеют мощность 50 кВт, аккумулятор заряжается на 80% всего за 30 минут. Кроме того, аккумуляторную батарею можно заменить. Это делается на специальной обменной станции. Все эти способы требуют реализации особой инфраструктуры, которая будет направлена на обслуживание электромобилей.

Похожее

Электромобиль. Виды и устройство. Работа и применение

Электромобиль представляет устройство, которое приводится в движение электрическим двигателем. В качестве топлива используется электроэнергия от автономного источника: топливных элементов, аккумуляторов и так далее. Первые транспортные средства с электродвигателем появились в конце 19 века, однако их серийное внедрение не состоялось из-за появления двигателя внутреннего сгорания. Однако в последнее время электромобилям стало уделяться все большее внимание. Многие крупные автоконцерны стали выпускать свои варианты машин с электродвигателем.

Виды

Имеется следующая основания классификация таких машин:

Внутригородские автомобили. У них имеется ограничение максимальной скорости движения. В результате их масса на порядок меньше, так как ставятся менее мощные электрические двигатели. В то же время благодаря сочетанию маленького веса, и высокому крутящему моменту мощности вполне хватает для полноценного движения.

Микроэлектромобили. Данные машины созданы для городских условий, где остро стоит проблема с пробками, машиноместами и огромным количеством транспорта. К тому же эти автомобили позволяют решить проблему ограниченной емкости аккумуляторов.

Эти автомобили в основном используются для поездки городского жителя от дома до работы или магазина, а затем обратно. В среднем такие машинки преодолевают расстояние около 30 км. При этом подобные автомобильчики перевозят лишь водителя и одного пассажира. В то же время меньшие размеры и масса автомобильчика обеспечивают его меньшую стоимость и более низкую эксплуатационную составляющую.

Полноразмерные автомобили. Такие устройства полностью соответствуют машинам, ездящим по трассе. В ряде случаев такие автомобили по своим характеристикам даже превосходят лучшие автомобили с двигателем внутреннего сгорания для дорог общего пользования. Благодаря мощному электрическому мотору у таких автомобилей отличные динамические параметры. Но это требует комплектации мощными аккумуляторами, ведь только с помощью них можно проезжать длительные расстояния.

Трициклы и другие креативные автомобили. Трициклы имеют спереди два колеса и одно сзади.

Грузовые машины. На данный момент их используют редко, но они представляют серьезную перспективу для использования в городах.

Троллейбусы, электроавтобусы и трамваи, которые используются для пассажирских перевозок.

По типу конструкции электрического двигателя электромобиль может иметь:

Устройство работы от переменного тока.
Устройство работы от постоянного тока.
Универсальные варианты.

Электродвигатели переменного тока также могут быть синхронными и асинхронными.

Имеется классификация и по типу используемых аккумуляторов.

Устройство

Электромобиль имеет несколько упрощенную конструкцию, чем машины с ДВС. К тому же в ней на порядок меньше узлов и деталей.

Главными элементами в нем являются:

Трансмиссия. Это устройство, которое передает крутящий момент от электрического двигателя к колесам автомобиля. Сюда входит коробка передач, механизмы поворота и так далее.
Аккумулятор. Это источник энергии, благодаря которому приводится в движение двигатель. Именно от него зависит, какое расстояние сможет проехать автомобиль. Сегодня аккумулятора выпускаются в следующих исполнениях;

— никель-кадмиевые;
— натрий никель-хлоридные;
— литий-ионные;
— свинцово-кислотные.

Электронная система управления, которая контролирует процессы зарядки, мощности, распределения крутящего момента и целый ряд иных параметров.
Бортовое зарядное устройство, предназначенное для возможности зарядки автомобиля от обычной электрической сети или быстрозарядных станций.
Электрический двигатель. Это сердце автомобиля.
Корпус, сиденья и другие элементы, свойственные обычному автомобилю.

Принцип действия

Электромобиль под капотом вместо ДВС имеет электрическую установку, которая получает энергию от аккумуляторов. Это своего рода «топливный бак». Для равномерной подачи электрического тока в сеть, расположенную между батареей и двигателем используется блок управления. При помощи переменных резисторов контроллер получает информацию об объеме требуемой энергии. При остановке автомобиля устройство прекращает свое действие, при нажатии на акселератор электроэнергия вновь подается на электродвигатель.

Чтобы повысить безопасность, в педали акселератора имеется два потенциометра. Они отправляют импульсы на контроллер, и на их основании производит регулировку выдаваемой мощности от движка. Входные датчики также направляют сигналы в блок управления о положении селектора переключения передач, педали тормоза, заряда аккумулятора и так далее. Двигатель же работает по принципу электромагнитной индукции. Так он преобразует электрическую энергию в механическую, направляя вращающий момент на колеса автомобиля. В результате это заставляет двигаться машину с необходимой скоростью.

Главными плюсами электрического двигателя можно назвать:

Максимальный крутящий момент при любых скоростях.
Простота агрегата.
Функционирование в режиме генератора.

Некоторые электрические автомобили имеют несколько электродвигателей, приводящие в движение колеса по отдельности. Движки могут быть встроены прямо в колеса, благодаря чему уменьшается число элементов конструкции трансмиссии. Однако такой подход приводит к ухудшению управляемости. Трансмиссия машины довольно проста и в большей части случаев имеет зубчатый редуктор в одну ступень.

Зарядное устройство машины дает возможность производить зарядку аккумулятора в том числе от бытовой электросети. Инвертор используется для преобразования постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока, чтобы обеспечить питание электрического двигателя. Преобразователь постоянного тока необходим для понижения тока с целью подпитки кондиционера, электроусилителя, освещения, регулировки зеркал и так далее. Многие параметры работы электрического автомобиля визуально выводятся на панель приборов.

Применение

На наших дорогах электромобиль все еще является экзотикой. Всего в нашей стране на данный момент применяется семь моделей электрических автомобилей, но в основном они ассоциируются с машинами под брендом Tesla. Однако это дорогие автомобили, поэтому не каждый решится их приобрести. Так электромобиль Model 3 от компании Tesla в США стоит от 35 тысяч долларов. К тому же появлению электрических автомобилей препятствует отсутствие электрозаправочных станций, сравнительно небольшой ход автомобиля на одной зарядке, морозы, которые снижают емкость аккумуляторной батареи.

К тому же ввоз электрических автомобилей в страну является сложным и не очень выгодным для дилеров делом. С 2017 года на них необходимо устанавливать систему ЭРА-ГЛОНАСС, получать сертификат одобрения ОТТС, проводить растаможку, оплачивать акциз, страховку, утилизационный сбор, НДС. В итоге стоимость автомобиля может увеличиться на 40%, что существенно сказывается на возможностях и желании покупателя приобретать его.

Как выбрать электромобиль

При покупке следует уделить внимание следующим показателям:

Почти половину стоимости автомобиля с электрическим двигателем составляет цена батареи. Они могут быть разными, иметь разную емкость, скорость зарядки и срок службы. Поэтому этому элементу необходимо уделить особое внимание.
Необходимо учесть запас хода, который может проехать автомобиль. При этом необходимо учитывать, что зимой с включенной печкой электромобиль будет проезжать в несколько раз меньше. Если не учесть этого нюанса, то можно получить большие проблемы при его эксплуатации в зимний период.
Следует предусмотреть, как будет заряжаться электрический автомобиль. Сегодня электрические заправки имеются только в крупных городах и то они являются редкостью. Поэтому в комплекте желательно предусмотреть наличие провода, который позволяет производить зарядку от обычной бытовой розетки на 220 В.
Чтобы не знать проблем, важно выбирать модель, которая будет иметь сервисный центр поблизости для проведения технического обслуживания электрического автомобиля.

Будущее электрического автомобиля

У электрического автотранспорта имеются серьезные перспективы. Большинство автомобильных концернов данному направлению уделяют особое внимание. В производство внедряется множество инновационных технологий, которые позволят лишить электрические автомобили недостатков, присущие им сегодня. К тому же многие страны разрабатывают специальные программы и инфраструктуру для развития электрического транспорта. Среди них постройка бесплатных парковок и отсутствие налога для электрического транспорта, выделенные полосы и ряд других льгот.

Электромобиль для полной зарядки требует специальной инфраструктуры, позволяющей производить быструю зарядку в течение получаса. В будущем потребуется менее нескольких минут, чтобы произвести полную зарядку. В этом направлении уже ведутся работы. Будут созданы особо емкостные батареи, позволяющие увеличить ход до нескольких тысяч километров и не боящихся холода. Появится и вся необходимая инфраструктура. Повсеместно будут передвигаться только электрические автомобили, ведь машины с ДВС запретят. В результате окружающий мир станет чище, тише и комфортнее.

Устройство и принцип действия электромобиля

Электромобиль — один из самых перспективных видов наземного транспорта. Они постепенно выходят на тот уровень, который позволяет им серьезно конкурировать с авто, оснащенными ДВС. Достаточно сказать, что многие европейские страны уже в ближайшем будущем намерены оставить на своих дорогах только машины на электротяге. Растущую популярность этого транспорта связывают с множеством причин, среди которых отмечают:

простое устройство электромобиля;
бесшумность;
экологическую безопасность;
надежность;
низкие эксплуатационные расходы;
высокий КПД;
простоту управления.

Одной из самых инновационных в настоящее время является модель Tesla Model S. На ее примере можно доступно объяснить принципы работы электромобиля.

Конструкция электромобиля

Большинство электромобилей сделано по общей схеме и строятся вокруг нескольких основных узлов. Они обеспечивают динамику передвижения, стабильность энергетических характеристик и высокую дальность хода. Конструкция электромобиля включает в себя:

Один или несколько асинхронных электродвигателей.
Инвертор.
Литий-ионную аккумуляторную батарею.
Синхронизированная коробка передач.

Преимущества асинхронного электродвигателя в электромобиле

Основой любого электромобиля является электродвигатель – устройство, преобразовывающее электрическую энергию в механическую. Его асинхронная или индукционная версия была изобретена великим сербским ученым Н. Тесла. Двигатель включает два основных узла – статор и ротор.

Ротор – набор проводящих стержней, накоротко замкнутых с расположенными по сторонам кольцами. На статор подается трехфазный переменный ток, который проходя по обмоткам, создает вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует ток в стержнях ротора, благодаря чему ротор начинает вращаться, отставая от скорости изменения магнитного поля. Преимуществом этого электродвигателя является отсутствие щеток и постоянных магнитов, при этом он остается мощным, надежным с высоким КПД.

Основная особенность асинхронного двигателя — скорость вращения ротора зависит от частоты подаваемого на статор переменного тока. Меняя этот параметр в источнике питания, можно добиться различной скорости вращения. Это позволяет очень просто и надежно управлять скоростью электромобиля, запитав двигатель от частотно регулируемого привода.

Асинхронные электрические двигатели могут раскручиваться до 18 тыс. оборотов в минуту. Это еще одно преимущество электродвигателей в отличие от ДВС, которые могут выдавать максимальную мощность и крутящий момент только в ограниченном диапазоне оборотов, это 2-4 тыс. оборотов в минуту. Поэтому они дополнительно требуют специальную тяжелую коробку передач, чего не нужно асинхронному электродвигателю, который эффективен во всем диапазоне оборотов.

К недостаткам ДВС относят сложность конструкции, большую массу, множественные преобразования энергии, на которых происходит снижение КПД, проблемы со сгоранием топлива, потребность в дополнительном оборудовании. Всего этого нет у асинхронного двигателя, поэтому его удельная мощность на единицу массы в 10 раз превышает аналогичный показатель у ДВС.

Инвертор и аккумуляторная батарея

Батарея – источник энергии для асинхронного двигателя, при этом устройство аккумулятора электромобиля таково, что он выдает только постоянный ток, который нужно преобразовать в переменный. Для этого используется инвертор, который дополнительно управляет частотой переменного тока и скоростью вращения двигателя.

Важная особенность инвертора: он может изменять амплитуду переменного тока. А это влияет на показатели выходной мощности электродвигателя. Инвертор — своеобразный мозг электромобиля, который управляет параметрами его рабочих показателей.

Аккумуляторная батарея представляет собой плотно собранный набор линий-ионных батареек, которые часто можно встретить в быту. Они объединены в крупные блоки и все соединяются параллельно. Это позволяет обеспечить стабильность показателя напряжения и придать нужную мощность для запуска электродвигателя. Чтобы избежать перегрева, между секциями элементов прокладываются трубки с гликолевым хладагентом. Некоторые производители используют несколько больших элементов, но на примере электромобилей Tesla было доказано, что именно набор мелких элементов позволяет эффективно бороться с перегревом за счет равномерного распределения температуры.

Элементы помещаются в съемные модули, которых на Tesla Model S 16 штук, в каждом из которых 7000 элементов. В передней части автомобиля устанавливают радиатор, проходя через который гликоль эффективно охлаждается. Плоская конфигурация аккумуляторного блока и его расположения непосредственно над днищем автомобиля снижает центр тяжести, а значит улучшает устойчивость и управляемость.

Видео: Как работает электромобиль?

Трансмиссия

Производимая двигателем мощность передается на ведущие колеса через коробку передач. Но, поскольку электромотор имеет широкий диапазон выходной мощности, ему требуется максимально простая односкоростная коробка передач, с двухэтапным снижением выходной скорости вала двигателя.

Для включения задней передачи достаточно сменить порядок чередования фаз на статоре двигателя, и он начнет вращаться в обратную сторону. Поэтому единственная функция такой коробки передач – повысить крутящий момент за счет снижения скорости вращения на валу, приводящем в движение колеса.

Второй компонент трансмиссии – дифференциал. Это стандартный узел, имеющий проблему с регулировкой тягового усилия. Это проявляется в том, что при выезде ведущих колес на неодинаковые поверхности, например, когда одно из них попадает на лед, именно оно и будет вращаться, а колесо, оставшееся на асфальте, будет недвижимым. Но это плата за высокую надежность этого узла и передачу большего крутящего момента. Проблема решается за счет селективного торможения или кратковременного отключения от источника мощности за счет применения специальных датчиков и программного обеспечения.

Тормозная система

Принцип работы электромобиля таков, что управлять им можно при помощи одной педали. Это связано с применением мощной рекуперативной тормозной системы. Она позволяет преобразовывать кинетическую энергию, набранную при движении, обратно в электрическую. При рекуперативном торможении электродвигатель начинает работать как генератор, вырабатывая электроэнергию, которая подзаряжает аккумулятор. Для этого достаточно просто снять ногу с педали акселератора. Возникающая при этом противосила будет эффективно замедлять ведущие колеса двигателя. А классическая педаль тормоза применяться только для полной остановки электромобиля.

Заключение

Рассуждая, как работает электромобиль, можно понять, почему большинство автогигантов пытаются догнать Tesla, пополняя свои линейки машинами на электротяге. К перечисленным преимуществам можно добавить повышенную безопасность этих транспортных средств за счет широкой зоны смятия перед передними креслами.

Но чтобы электромобили полностью вытеснили ДВС, требуется решить несколько фундаментальных проблем, среди которых отмечают долгую перезарядку (до одного часа), малый запас хода и высокую стоимость.

Как работает электрический автомобиль?

e-car1 Электромобилем является транспортное средство, приводимое в движение одним или несколькими электрическими двигателями. Внешне электрические автомобили выглядят точно также, как и бензиновые. Единственное, что выдает электромобиль во время его передвижении — это практически полное отсутствие звука при работе двигателя. Но хотя, внешне бензиновые и электрические автомобили очень схожи, по принципу своей работы они значительно отличаются.
Под капотом у электромобиля вместо бензинового двигателя установлен электромотор, который получает питание от аккумуляторных батарей. Батареи выполняют функцию «топливного бака» и обеспечивают

электрический двигатель энергией, необходимой для перемещения транспортного средства. Электромобиль также оснащен контроллером – блоком управления работой электродвигателя, который регулирует токи в сети между аккумуляторами и двигателем.

Все остальные компоненты в электрическом автомобиле практически те же, что и в бензиновом: коробка передач, тормоза, подушки безопасности и т.д.

e-car2
Электрический автомобиль Subaru R1e, при максимальной дальности пробега на одном заряде 80 км,
способен разгонятся до 100 км/ч

Для того, чтобы понять принцип работы электромобиля, давайте рассмотрим механизм переоборудования типичного бензинового автомобиля на электрический.

e-car3

Электромобиль, который отображен на фотографии, начал свою жизнь в роли обычного бензинового автомобиля Geo Prism. Для того, чтобы переоборудовать данное транспортное средство на электропривод, частично была изменена его внутренняя конструкция. Прежде всего, удалили бензиновый двигатель, глушитель, муфту сцепления, бензобак, выхлопные трубы. Механическую коробку передач оставили на месте для использования на второй передаче. Далее, установили контроллер и электрический двигатель переменного тока, вместо бензинового. Свинцово-кислотные аккумуляторы разместили на полу автомобиля. Заменили тормозную систему, и дополнительно конструируемый электромобиль оснастили водяным насосом, усилителем руля, системой кондиционирования. Вакуумный насос добавили для усиления тормозов.

Коробку переключения передач подключили таким образом, чтобы при движении рычага, передавались сигналы на контроллер. Также, электромобиль укомплектовали зарядным устройством для подзарядки аккумуляторов, установили вольтметр, два потенциометра, подключив их к педали акселератора и контроллеру.

e-car4

Несмотря на то, что система работы автомобиля была изменена, механизм управления им остался практически неизменным.

В результате нехитрого переоборудования получили электромобиль с такими показателями работоспособности и характеристиками:
— диапазон пробега на одном заряде батарей – 80 км;
— разгон: от 0 до 96 км/ч за 15 секунд;
— количество энергии, необходимое для восстановления заряда аккумуляторных батарей: 12 кВт•ч;
— общий вес батарей: 500 кг.

Как устроен электрический автомобиль внутри?

Электрические автомобили довольно выгодны в эксплуатации. Очевидно, что «топливо» для электрических транспортных средств обходится потребителям намного дешевле, чем их заправка бензином. Несмотря на то, что пробег электромобилей на одном заряде батарей ограничен, это практически не заметно в процессе эксплуатации электрического транспортного средства, поскольку 50-60 км диапазона побега для большинства людей вполне достаточно для осуществления всех их ежедневных поездок. Единственным минусом электромобилей является довольно значительная стоимость аккумуляторов. Именно батареи являются на данным момент самым слабым звеном электрического автомобиля.

Основными электрическими комплектующими являются:
-электрическиский двигатель,
-контроллер,
-аккумуляторные батареи.

Контроллер принимает токи от батарей и подает их на электрический двигатель. Благодаря паре потенциометров (переменных резисторов), установленных на педали акселератора, обеспечивается формирование сигнала, подаваемого к контроллеру, о том, сколько энергии он должен доставить. Когда автомобиль останавливается, контроллер не подает токов на двигатель, во время же движения, при давлении на педаль акселератора (газа) контроллер обеспечивать подачу электрического тока на электромотор.

e-car5 Контроллер считывает импульсы с потенциометров педали газа и, в соответствии с воспринимаемыми данными, регулирует мощность электродвигателя.

В целях повышения уровня безопасности в педали акселератора электрического автомобиля установлено два потенциометра. Контроллер, считывая информацию с них обоих, убеждается, что их сигналы равны. Если же контроллером будут выявлены даже малейшие различия в сигналах – он не реагирует ни на один из них.

В отличии от бензинового автомобиля, электрический является практически бесшумным устройством. Частота подаваемых контроллером импульсов составляет 15000 раз в секунду. Поскольку такой диапазон пульсации просто не реально уловить человеческим слухом, работа контроллера и электрического мотора остается практически бесшумной для человека.

Электрические двигатели и аккумуляторные батареи

Электрический двигатель – сердце электромобиля, его главная движущая сила. В основу работы электродвигателя заложен принцип электромагнитной индукции (явление, связанное с возникновение электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока). Электрический двигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую. Коэффициент полезного действия современного электродвигателя составляет 85-95%.

e-car6

e-car7 Основными характеристиками электрического двигателя являются: мощность, максимальный крутящий момент, напряжение, ток и частота вращения.
Для комплектования электрического автомобиля могут использовать, как электродвигатели постоянного тока, так и переменного. Каждый из этих двигателей имеет свои преимущества и недостатки. Двигатель постоянного тока может работать от питания в 96V-192V. Двигателя переменного тока является трехфазным двигателем, питаемым переменным током.

В последнее время довольно популярным стало использование в электромобилях мотор-колес. Благодаря объединению в одной конструкции обычного колеса и электрического двигателя, обеспечивается хорошая управляемость транспортным средством.

Некоторые электродвигатели переменного тока при торможении транспортного средства способны работать в генераторном режиме, благодаря чему вырабатывается электрическая энергия, которая сохраняется в аккумуляторных батареях, и в дальнейшем используется для движения автомобиля (функция рекуперативного торможения). Система рекуперативного торможения позволяет увеличить диапазон пробега электромобиля до 15%.

Основными источниками энергии в электрических автомобилях являются аккумуляторные батареи. Довольно высокая цена на аккумуляторы – главная причина того, почему в мире до сих пор преобладают бензиновые автомобили. Удешевление аккумуляторных батарей значительно поспособствовало бы повышению популярности электротранспортных технологий.

Свинцово-кислотные батареи являются самым популярным и наиболее дешевым вариантом аккумуляторных батарей. Высокий уровень их популярности в мире связан также с тем, что эти аккумуляторы на 97% подлежат вторичной переработке. Никель-металлгибридные аккумуляторы имеют более высокую производительность, нежели свинцово-кислотные, но по цене они дороже. Литий-ионные батареи – идеальный вариант для электромобилей, поскольку они легкие, компактные и прекрасно сохраняют энергию. Однако, покупка литий-ионных батарей доступна не каждому, поскольку они являются наиболее дорогим видом аккумуляторов.

Часто в электрических автомобилях помимо батарей, обеспечивающих питание электродвигателя, устанавливается ещё один небольшой дополнительный аккумулятор, необходимый для работы автомобильных аксессуаров: фар, автомагнитолы, приборной панели, подушек безопасности, стеклоочистителей, электрических стеклоподъемников и иных устройств.

e-car8

Зарядка электического автомобиля

Любой электрический автомобиль нуждается в системе подзарядки аккумуляторов. Зарядная система автомобиля позволяет восполнять энергию батарей практически в любом удобном для пользователя месте, где есть электрическая розетка. Данная система обеспечивает поступление к аккумуляторам электрической энергией с максимально допустимой для батарей скоростью. Во время зарядки зарядное устройство контролируют напряжение, силу тока и температуру в батареях.

Зарядное устройство может быть отдельным от конструкции электромобиля блоком, или же быть полностью интегрировано в электрический автомобиль.

© Сергей Вольтер 2013
Любое копирование, перепечатка и распространение материалов статей без разрешения правообладателя запрещены и преследуются по закону. Нарушение авторских прав будет рассматриваться согласно статьи 52 Закона Украины «О авторском праве и смежных правах», статьи 176 Криминального Кодекса Украины, статьи 432 Гражданского кодекса Украины, статьи 51-2 Кодекса Украины об административных правонарушениях.

Электромобиль. Принцип работы. Преимущества и недостатки электрокаров

Когда появились первые автомобили с бензиновым двигателем, их считали чем-то особенным и уникальным. На самом деле, это не что иное, как момент эволюции: «рождается» что-то новое, непохожее на старое, и люди принимают это со всей долей удивления и восхищения.

Мир не стоит на месте — он всегда развивается и эволюционирует. Так и на сегодняшний день в автомобильном мире произошла своя уникальная эволюция. Ее предметом стал электромобиль, о существовании которого, наверняка, знает не каждый.

Выражаясь простым языком, электромобиль – это обыкновенный автомобиль, который вместо двигателя внутреннего сгорания оснащен электрическим двигателем, который получает энергию от автономного источника (топливных элементов или аккумулятора).

Пока что эти машины не вошли в повседневную жизнь так, как это сделали автомобили с бензиновым двигателем. Это значит, что информация, представленная ниже, будет полезна любому человеку, ведь мало кто знает об истории развития, принципах работы, преимуществах и недостатках электромобиля.

История развития электромобилей

История развития электромобилей поражает. На самом деле они начали свое развитие около 180 лет назад, а причиной их возникновения стало открытие электромагнитной индукции.

Разумеется, ученые сразу захотели найти применение новому явлению. И в 1941 году вниманию людей представили новейшее на тот момент электрическое транспортное средство – тележку, которая была оборудована электромотором.

Выходит, что это и был самый первый электромобиль. Он был не настолько совершенным как сегодняшний, разумеется, но по тем временам считался просто чудом–техники.

В начале 80-х годов XIX века начали создавать небольшие емкие и легкие аккумуляторы. Эти приборы имели возможность заряжаться. Именно тогда начался бум в мире электромобилей, а время с конца XIX до начала XX века является «золотым веком» эволюции электромобиля.

Далее происходили разные более совершенные разработки, выходили новые модели этого уникального вида транспорта. На тот момент двигатель внутреннего сгорания не имел столь большую популярность. Но сторонники ДВС тоже не сидели, сложа руки, а старались совершенствовать свои идеи и желали выйти на первый план. Вскоре им это удалось. И они довольно прочно закрепили свои позиции, если им удается «держать марку» и по сей день.

Выходит, что электромобиль – это не инновация, а вытесненная модель автомобиля и его электрического двигателя. Разработчики сегодня «вспоминают» технику создания электромобиля еще того времени и на ее основе совершенствуют и корректируют современные модели.

Видео принцип работы электромобиля

Принцип работы электромобиля

Электромобиль внешне практически не имеет отличий от автомобиля с бензиновым двигателем. Поэтому, если вы его увидите, то, скорее всего, не определите.

Но есть одна особенность, которая его, все-таки, выдает – в процессе эксплуатации автомобиль полностью беззвучен, его неслышно.

Автомобиль, оснащенный ДВС и электромобиль, несмотря на внешние похожие параметры, имеет абсолютно различный принцип работы. Под капотом вместо двигателя внутреннего сгорания у электромобиля расположен электрический агрегат, который «питается» от аккумуляторных батарей. Они являются, своего рода, «топливным баком» и подают электромотору необходимую рабочую энергию. В конструкции этого вида транспорта имеет место быть контроллер, который являет собой блок управления электродвигателем, а он, в свою очередь, осуществляет равномерную подачу тока в сеть между аккумуляторами и силовым агрегатом.

У автомобиля в наличии имеются переменные резисторы, благодаря которым происходит формирование сигнала о количестве необходимой энергии, который впоследствии поступает на контроллер. В момент прекращения движения это устройство тоже перестает работать, а когда выжимают педаль «газа» (акселератора), оно включается и продолжает подавать электрический ток на мотор. Для того, чтобы увеличить уровень защиты, педали акселератора оснащают двумя потенциометрами. Контроллер, считывая с них импульсы и получая определенные данные, регулирует мощность силового агрегата. Если устройству удастся зафиксировать между сигналами хоть одно небольшое отличие, то реакции на них не будет никакой. Импульсы подаются с частотой 15000 раз в секунду, а, поскольку, уши человека не могут улавливать такую частоту, мы попросту не замечаем и не слышим работу контроллера и электромотора.

Основа работы электродвигателя – это электромагнитная индукция. Автомобильный двигатель переводит электрическую энергию в механическую, причем КПД варьируется от 85-95%.

Как мы видим, отличие электродвигателя от двигателя внутреннего сгорания заключается в принципе работы. В остальном же, автомобили с ДВС и электрической системой практически аналогичны: имеется коробка передач, тормозная система, подушки безопасности и т. д.

Преимущества и недостатки электромобиля

Электромобили имеют как достоинства, так и недостатки. Рассмотрим их.

Главным их достоинством, бесспорно, является выгодность эксплуатации. На топливо уходит куда меньше затрат, чем на ДВС, поскольку электрическая энергия несколько доступней. Конструкция электромобиля проще, чем у обычной машины: для работы необходимо только замкнуть электрическую цепь и держать под контролем уровень ее напряжения, причем, такие непростые механизмы, как карбюраторы, инжекторы и фильтры, электромобиль не имеет, соответственно, обслуживать эти машины часто и дорого нет необходимости.

Огромным преимуществом электрокаров является отсутствие выхлопных газов, что благотворно сказывается на дыхании человека и на экологии. Здесь, однако, таится минус системы – для того, что выхлопов не было, нужно сжигать уголь, мазут или газ, но это, по сравнению с таким веским достоинством — сущая мелочь.

Также электромобили выставляет в выгодном свете то, что они бесшумны при движении. Это очень приятного для человеческого органа слуха, ведь постоянный шум плохо сказывается на нашей психике.

Все-таки, конечно, как и любая система, электродвигатель имеет и свои недостатки. Во – первых, это – ограниченный уровень заряда батареи, которого не хватает на длительную поездку. Также эти батареи занимают много пространства в салоне, а менять их нужно каждые два – три года.

Аккумуляторы электромобилей имеют довольно высокую стоимость, поэтому многие автомобилисты считают эту часть машины слабым звеном.

Электрокар имеет невысокие динамические характеристики, что является причиной того, что они уступают на сегодняшний момент автомобилям с ДВС.

Салон, к сожалению, не имеет хорошего обогрева, что очень мешает жителям холодных районов. Этот момент напрямую связан с внутренним устройством электромобиля.

На информационном сайте для автолюбителей «FORAM» вы сможете найти много полезной информации, касающейся ремонта и обслуживания автомобилей.

Принцип работы и устройство электромобиля

Электромобили двигаются под действием электричества, которое первоначально попадает к ним из обычной домашней электросети и запасается в автомобильных перезаряжаемых аккумуляторах.

Такому автомобилю не нужна коробка передач, применяемая в двигателях внутреннего сгорания. Потому что вал электродвигателя здесь присоединен прямо к колесу. Электричество питает мотор, и мотор крутит колесо, которое двигает машину. Сейчас сделаны опытные электромобили с одноразовым запасом энергии на борту, достаточным для 130-мильного пробега. Эти автомобили намного меньше загрязняют окружающую среду и работают значительно тише, чем автомобили, «кушающие» бензин. Пожалуй, главным недостатком электромобиля является то, что ему требуется шесть часов на полную зарядку аккумуляторов.

Автомобиль с автоматической коробкой передач

Если взглянуть на приборную панель электромобиля (рисунок выше), то видно, как просто сделан рычаг управления передачами, — по той причине, что в машине нет коробки передач. Все, что должны показывать приборы на панели, это число оборотов в минуту двигателя, скорость автомобиля и уровень зарядки электрической батареи.

Каким образом электрическая энергия вращает колеса

Принципиальная схема электромобиля

Электромобиль движется под действием электрической энергии, которую он первоначально запасает в своих аккумуляторах (рисунок ниже). При движении автомобиля электрическая энергия приходит на электромагнитный разъем. Оттуда под управлением водителя и сигналов от датчиков энергия поступает на электродвигатели, которые крутят колеса и заставляют автомобиль двигаться.

Подзарядка «севших» аккумуляторов электромобиля

Схема заряда аккумуляторов электромобиля

Электро-зарядное устройство автомобиля нужно для того, чтобы бортовые аккумуляторы накопили новую электрическую энергию взамен истраченной на движение автомобиля. Устройство получает энергию для зарядки через обычную электро-розетку, какие стоят в жилых домах.

Энергия передается прямо на колеса

Мощный постоянный магнит, находящийся внутри электродвигателя, позволяет вращать колесо без ведущего вала и шестеренок, применяемых в обычных автомобилях. Поэтому в электромобиле нет дифференциала, передаточных устройств с шестеренками и коробки передач. Энергия там идет от электродвигателя прямо на колеса.

В модели электромобиля «Дестини 2000» (Destiny 2000) сочетается применение солнечных панелей и аккумуляторов с кузовом из стекловолокна.

Электромобиль — Википедия

Не следует путать с термином электрокар — спецтехникой для локальных перевозок внутри предприятий .

Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от независимого источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов, конденсаторов и т. п.), а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей, а также от троллейбусов и трамваев.

Под термином электромобиль имеется в виду автомобиль, у которого для привода ведущих колес используется электрическая энергия, получаемая от химического источника тока.
— О. А. Ставров^[2]

Также можно сказать, что электромобиль — это безрельсовое транспортное средство с автономным химическим источником энергии (тока)^[2].

XIX век[править | править код]

Электромобиль появился раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Ещё в 1828 году венгерский изобретатель Аньос Джедлик смастерил передвигающуюся на электрической энергии тележку, больше напоминающую скейтборд, нежели автомобиль. Впрочем, изобретение Джедлика послужило мощным толчком в развитии данного направления инженерии^[3]. Первый электромобиль в виде тележки с электромотором был создан в 1841 году.

В 1899 году в Санкт-Петербурге русский дворянин и инженер-изобретатель Ипполит Романов создал первый русский электрический омнибус на 17 пассажиров. Его общая компоновка была заимствована у английских кэбов, где извозчик располагался на высоких ко́злах позади пассажиров. Экипаж был двухместным и четырёхколёсным, передние колёса по диаметру были больше задних. На первом электромобиле использовался свинцовый аккумулятор системы Бари, имевший 36 банок (вольтовых столбов). Он требовал подзарядки каждые 60 вёрст (~64 километра). Суммарная мощность автомобиля составляла 4 лошадиные силы. Разработка экипажа была заимствована у моделей американской фирмы «Моррис-Салом», которая выпускала автомобили с 1898 года. Электромобиль изменял скорость движения в девяти градациях от 1,6 до 37,4 км/час. Романов также разработал схему городских маршрутов для этих прародителей современных троллейбусов и получил разрешение на работу. Однако найти нужные инвестиции не смог, поэтому дело не получило развитие.

Специальный рекордный электромобиль с пулевидным кузовом La Jamais Contente 29 апреля либо 1 мая 1899 года, управляемый гонщиком Камилем Женацци, первым преодолел 100-километровый (62 мили/ч) барьер скорости на суше. Официальный рекорд скорости составил 105,882 км/ч. Позже известный американский конструктор электромобилей Уолтер Бейкер достиг скорости в 130 км/ч. Рекорд по дальности пробега на одной зарядке поставил электромобиль фирмы «Борланд Электрик», проехавший 103,8 мили (167 км) от Чикаго до Милуоки. На следующий день (после перезарядки) электромобиль вернулся в Чикаго своим ходом. Средняя скорость составила 55 км/ч.

Первая половина XX века[править | править код]

Изначально запас хода и скорость у электрических и бензиновых экипажей были примерно одинаковыми. Главным минусом электромобилей была сложная система подзарядки. Поскольку тогда ещё не существовало усовершенствованных преобразователей переменного тока в постоянный, зарядка осуществлялась крайне сложным способом. Для подзарядки использовался электромотор, работавший от переменного тока. Он вращал вал генератора, к которому были подсоединены батареи электромобиля. В 1906 году был изобретён сравнительно простой в эксплуатации выпрямитель тока, но это существенно проблему подзарядки не решило.

C 1900 по 1910 год широкое распространение получили электромобили и автомобили с паровой машиной. В то время из всего числа автомобилей США 38 % имели электрические двигатели, 40 % — паровые, 22 % — бензиновые^[4]. Значительное распространение в начале века получили и грузовые электромобили, а также электрические омнибусы (электробусы).

Вторая половина XX века[править | править код]

Возрождение интереса к электромобилям произошло в 1960-е годы из-за экологических проблем автотранспорта, а в 1970-е годы и из-за резкого роста стоимости топлива в результате энергетических кризисов.

Однако после 1982 года интерес к электромобилям снова спал. Это было вызвано резким изменением конъюнктуры на нефтяном рынке и слабыми эксплуатационными показателями опытных партий из-за недостатков химических источников энергии^[2].

В начале 90-х годов штат Калифорния был одним из самых загазованных регионов США. Поэтому Калифорнийским Комитетом Воздушных Ресурсов (CARB) было принято решение — в 1998 году 2 % продаваемых в Калифорнии автомобилей не должны производить выхлопов, а к 2003 году — 10 %. Компания General Motors отреагировала одной из первых и с 1996 года начала серийный выпуск модели EV1 с электрическим приводом. Некоторые автопроизводители также начали продажи электромобилей в Калифорнии. Основной массой пользователей EV1 стала голливудская богемная публика. Всего с 1997 года в Калифорнии было продано около 5500 электромобилей разных производителей.

Затем требование нулевой эмиссии было заменено на требование низкой эмиссии. Почти все произведённые электромобили в 2002 году были изъяты у пользователей и уничтожены (только Toyota оставила некоторым владельцам электрические RAV-4). В качестве причины называлось окончание срока службы аккумуляторов.^{[источник не указан 2728 дней]}GM отказала арендаторам EV1 в предложении выкупить электромобили. Также GM скрывала от них намеренность уничтожить изъятые EV1. Подробно об этой истории рассказывается в научно-популярном фильме 2006 года «Кто убил электромобиль?» (англ. Who killed electric car? ).

XXI век[править | править код]

В последние годы в связи с непрерывным ростом цен на нефть электромобили вновь стали набирать популярность. В репортаже CBS News «Could The Electric Car Save Us?» (англ.) сообщается, что в 2007 г. вновь началось развёртывание промышленного производства электромобилей. В связи с этой тенденцией режиссёр фильма «Кто убил электромобиль?» Крис Пейн (Chris Paine) выпустил продолжение под названием «Месть электрокара» (англ.)русск..

В 2008 году Tesla Motors — американская автомобильная компания из Кремниевой долины начала выпуск спортивного электромобиля Tesla Roadster, не уступавшего по ходовым качествам (динамика разгона и максимальная скорость) обычным автомобилям.

22-23 мая 2010 года переделанная в электромобиль Daihatsu Mira EV, творение Японского клуба электромобилей, проехала 1003,184 километра на одном заряде аккумулятора^[5].

24 августа 2010 года электромобиль «Venturi Jamais Contente» с литий-ионными аккумуляторами, на солёном озере в штате Юта, установил рекорд скорости 495 км/ч на дистанции в 1 км. Во время заезда автомобиль развивал максимальную скорость 515 км/ч^[6].

27 октября 2010 года электромобиль «lekker Mobil» конвертированный из микровэна Audi A2 совершил рекордный пробег на одной зарядке из Мюнхена в Берлин длиной 605 км в условиях реального движения по дорогам общего пользования, при этом были сохранены и действовали все вспомогательные системы, включая отопление. Электромобиль с электродвигателем мощностью 55 кВт был создан фирмой «lekker Energie» на основе литий-полимерного аккумулятора «Kolibri» фирмы «DBM Energy». В аккумуляторе было запасено 115 кВт·ч, что позволило электромобилю проехать весь маршрут со средней скоростью 90 км/ч (максимальная на отдельных участках маршрута составляла 130 км/ч) и сохранить после финиша 18 % от первоначального заряда. По данным фирмы DBM Energy, электропогрузчик с таким аккумулятором смог непрерывно проработать 32 часа, что в 4 раза больше, чем с обычным аккумулятором. Представитель фирмы «lekker Energie» утверждает, что аккумулятор «Kolibri» способен обеспечить суммарный ресурсный пробег до 500 000 км^[7].

29 ноября 2010 года победителем конкурса Европейский автомобиль года впервые объявлен электромобиль модели Nissan Leaf, получивший 257 очков^[8].

В октябре 2011 года в России начал продаваться первый электромобиль — Mitsubishi i-MiEV. За первые три месяца был продан 41 электромобиль. Министерство энергетики США назвало i-MiEV самым экономичным автомобилем (http://www.fueleconomy.gov/feg/topten.jsp). Mitsubishi i-MiEV получил «Экологический знак качества» общероссийской общественной экологической организации «Зеленый патруль».

В июне 2013 года с небольшим интервалом гоночными электромобилями ZEOD RC японской компании Nissan и B12/69EV британской компании Drayson Racing Technologies были установлены очередные мировые рекорды скорости среди электромобилей — 300 км/час и 330 км/час соответственно.

Экологический скандал Дизельгейт с VW подтолкнул многих автопроизводителей к производству электромобилей^[9]. Активно ведутся разработки электромобилей в Китае.

В январе 2017 года электромобиль Rimac Concept One выиграл дрэг-гонку у одного из самых быстрых бензиновых автомобилей в мире Bugatti Veyron^[10].

В России[править | править код]

По распоряжению мэра Москвы в 2007 году в городе началась опытная эксплуатация электромобилей. Было закуплено 8 малотоннажных грузовиков и 2 автобуса. По итогам опытной эксплуатации техники Департамент транспорта и связи Москвы представит на рассмотрение правительства Москвы проект распорядительного документа по использованию электромобильной техники для обеспечения внутригородских грузовых и пассажирских перевозок.

30 марта 2007 года впервые в России электромобиль, переоборудованный Игорем Корховым из обычного автомобиля, получил заключение по допуску к участию в дорожном движении и был зарегистрирован в органах ГИБДД благодаря помощи научного работника и общественного деятеля Юрия Юрьевича Шулипы.

В 2009 году в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете сконструировали первый в России солнечный электромобиль (СЭМ). За ночь его можно зарядить от обычной электророзетки, а днём он питается от солнечных батарей, расположенных на капоте. Скорость СЭМа — 40 км/час, а запас хода на одной зарядке аккумуляторной батареи — 60 километров. Электродвигатель мощностью 3 кВт^[11].

В 2012 году в серию запущен электромобиль EL Lada по инициативе министра энергетики, промышленности и связи Ставропольского края Саматова Дмитрия Рафаиловича. Lada Ellada получила практическое применение в городе-курорте Кисловодск Ставропольского края, в качестве легкового такси. Этот проект стал первым в России по использованию электромобиля в пассажирских перевозках.

14 июля 2013 года в столице и на территории новой Москвы прошел первый в России экопробег электромобилей «Изумрудная планета»^[12], в котором приняли участие политики, журналисты, звезды и представители бизнеса. Экопробег проходил при поддержке Департамента развития новых территорий Москвы и Департамента транспорта и развития дорожно-транспортной инфраструктуры города Москвы. Инициатором проведения экопробега выступила Экологическая инициатива «Изумрудная планета» и её лидер, эколог Елена Шаройкина. Целью акции было привлечь внимание власти и широкой общественности к экологическим и инфраструктурным проблемам мегаполиса, а также к современному новому виду транспорта как способу уменьшить нагрузку на окружающую среду^[13].

В Новосибирске успешно эксплуатируется совместная разработка компаний ООО «Сибирский троллейбус» и НПФ «АРС ТЕРМ» — троллейбус с длительным автономным ходом СТ 6217. В троллейбусе используются литий-ионные аккумуляторы «Лиотех». Дальность автономного хода от одной зарядки аккумулятора — 60 км. Первый российский электробус проверят сибирской зимой ^[14].

Электромобили в России могут получить зеленые номера. Об этом рассказал советник одного из руководителей рабочей группы НТИ «Автонет» Роман Малкин. По его словам, эта инициатива уже одобрена «Автонетом» и станет началом «масштабной работы по популяризации электромобилей», а также сделает экологичный транспорт узнаваемым^[15].

Сравнение с другими транспортными средствами[править | править код]

Электромобили отличаются низкими транспортными расходами. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota RAV4 EV — 0,19 кВт·ч на километр. Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19200 км (то есть 52 км в день). При стоимости электроэнергии в США от 5 до 20 центов за кВт·ч стоимость годового пробега Ford Ranger составляет от $240 до $1050, RAV-4 — от $180 до $970.

В России стоимость электроэнергии — порядка 12 центов (3,8 руб) за кВт·ч по дневному тарифу и около 3 центов (0,95 руб) за кВт·ч ночью^[16]. Таким образом, транспортные расходы электромобиля в России будут несколько ниже, чем в США, поскольку заряжаться он будет, скорее всего, ночью. КПД тягового электродвигателя составляет 88—95 %.

Существует мнение, что низкий уровень шума электромобилей может создавать проблемы — пешеходы, переходя дорогу, зачастую ориентируются на звук автомобиля. Разумеется, резкий шум работающего мощного электродвигателя трудно с чем-то спутать, шум электроприводов троллейбуса (в основном, воздушных компрессоров и вентиляторов в старых моделях), механических передач (дифференциал и карданная передача), электрокара, поезда метро широко известен, так что электромобилю необходимо обычное для транспорта шумоподавление. Да и шум современного автомобиля на небольшой скорости очень мал, в основном, это шум трения колёс об асфальт, гравий или другое покрытие. Однако при использовании маломощных двигателей, как, например, в трамваях, шум действительно практически отсутствует и на некоторых выпускаемых электромобилях искусственно повышают уровень шума при скоростях до 30 км/ч.

Сравнение с автомобилями, оснащёнными ДВС[править | править код]

Преимущества

Недостатки

Длительная зарядка аккумулятора.
Недостаточное количество зарядных станций.
Разряд аккумулятора на морозе.

Различные варианты реализации электромобиля[править | править код]

Электромобили, оснащенные аккумуляторными батареями[править | править код]

Электроколяска для инвалидов и пенсионеров. Май 2015, Ордалстанген, Норвегия

Аккумуляторные электромобили являются самым первым и простым видом электромобилей. Первые работоспособные модели были построены ещё в конце XIX века. Активно использовались в США вплоть до 20-х годов XX века. В течение 30-40 гг. наиболее активно применялись в Германии. С 1947 г. широко используются в Англии^[24].

Принципиальная схема аккумуляторного электромобиля в общем случае следующая: аккумуляторная батарея через силовую электропроводку и систему регулирования (управления) тягового электродвигателя соединяется с ТЭД, который, в свою очередь, передаёт главной передаче крутящий момент^[24].

Технико-экономические параметры данного типа электромобилей, прежде всего, зависят от характеристик применяемых аккумуляторных батарей. Величина желаемого пробега электромобиля на один заряд батареи (запас хода) прямо пропорциональна отношению веса аккумуляторной батареи к полному весу электромобиля. Зависимость веса батареи от грузоподъемности электромобиля значительно выше, чем зависимость веса карбюраторного двигателя от грузоподъемности автомобиля^[24].

Электромобили, оснащенные топливными элементами[править | править код]

Характерной особенностью электромобилей, оснащенных ТЭ (топливными элементами), является то, что масса энергосиловой установки не изменяется при изменении её энергоёмкости, а увеличение запаса хода может быть достигнуто за счет увеличения массы топлива в топливных баках (как в автомобилях с ДВС)^[2].

Таким образом, с одной стороны, ТЭ позволяют существенно повысить запас хода электромобиля, но, с другой стороны, топливо для них имеет высокую стоимость, а также может быть токсичным и при переработке в ТЭ выделять в атмосферу вредные вещества. В электромобилях с воздушно-алюминиевыми электрохимическими генераторами для получения электрического тока используется процесс окисления алюминия в воздушно-алюминиевом топливном элементе^[25].

Комбинированные энергоустановки[править | править код]

В конце 60-х и начале 70-х годов был разработан ряд опытных образцов электромобилей с энергосиловыми установками типа «Аккумуляторные батареи — Топливные элементы»^[2]:

В Англии на базе DAF 44 был создан электромобиль со смешанной системой питания от аккумуляторных батарей и от гидрозийно-воздушных ТЭ с удельной мощностью 160 Вт/кг. При разгоне основная нагрузка ложилась на батареи, в остальных режимах — на топливные элементы, подзаряжающие аккумуляторную батарею.
В США на базе Austin A-40 был изготовлен электромобиль с комбинированной системой, включающей щелочные водородно-воздушные элементы и свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Запас хода достигал 320 км.

Электромобили, использующие другие источники энергии[править | править код]

Электромобили на солнечных батареях[править | править код]

Существует множество конструкций электромобилей на солнечных батареях, так называемых «солнцемобилей», однако их общей проблемой является низкий КПД батарей (обычно порядка 10-15 %, передовые разработки позволяют добиться 30 %), что не позволяет запасать значительное количество энергии за день, сокращая суточный пробег; к тому же солнечные элементы бесполезны ночью и в пасмурную погоду. Вторая проблема — дороговизна солнечных батарей.

Среди примеров солнцемобилей можно назвать прототипы Venturi Astrolab, Venturi Eclectic (дополнительно оснащённый ветровой установкой), концепт-кар ItalDesign-Giugiaro Quaranta (впрочем, энергии, которую накапливают солнечные батареи, хватает в нём разве что на питание бортовой электроники), итальянский Phylla, а также SolarWorld GT, который в 2012 году совершил кругосветный марафон^[26]. Последний оборудован двумя мотор-колёсами Loebbemotor номинальной мощностью 1,4 кВт каждое (пиковая мощность — 4,2 кВт каждое, или в сумме — 11,42 лошадиные силы). Благодаря малой массе (карбоновый кузов позволил добиться веса 260 кг, сам кузов весит 85 кг) и аэродинамически совершенной форме кузова (Сх = 0,137), удалось добиться максимальной скорости 120 км/ч. Круизная скорость — 50 км/ч (при работе моторов на номинальной мощности), на ней SolarWorld GT может проехать 275 км — больше, чем многие современные электромобили. Этот пробег обеспечивает 21-килограммовая литий-ионная батарея ёмкостью 4,9 кВч^[27].

Также существуют гибридомобили, которые приводятся в движение как солнечной энергией, так и педалями. В основном, это самодельные машины, однако существуют проекты по серийному выпуску подобного транспорта, в частности, SolarLab rickshaw и венгерский Antro Solo.

Для поощрения производства солнцемобилей и их популяризации существуют соревнования вроде трансавстралийского ралли «Всемирный солнечный вызов (англ.)». На подобных соревнованиях обычно состязаются студенты технических ВУЗов, создающие подобные модели в качестве дипломных работ.

Современное применение[править | править код]

15-местный прогулочный электроавтобус 15-местный прогулочный электроавтобус

Электромобиль Reva NXR (Индия) ~9,995 евро Электромобиль для коротких (до 40 км) поездок — NEV от Dynasty IT

В 2004 году в США эксплуатировалось 55852 электромобиля. Кроме этого, в США эксплуатируется большое количество самодельных электромобилей. Наборы комплектующих для конвертации автомобиля в электромобиль продаются в магазинах. Мировой лидер по производству электрического транспорта — Китай. В 2014 году в Китае было продано 75 тысяч электромобилей, что составляло 25 % мирового рынка^[28].

Помимо этого, небольшие электромобили упрощённой конструкции (электрокары, электропогрузчики и т. д.) широко применяются для перевозки грузов на вокзалах, в цехах и больших магазинах, а также как аттракцион. В данном случае все недостатки в виде малого запаса хода и скорости, высокой собственной стоимости батарей и массы, перекрываются преимуществами: отсутствием вредных выхлопов и шума, что принципиально важно для работы в закрытых людных помещениях. Формально к электромобилям такие машины относить не принято из-за специфичности их применения.

Также созданы и активно эксплуатируются прогулочные электроавтобусы открытого типа на 14-15 мест для мест массового отдыха и посещения природных заповедников.

Основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей, — малый спрос, обусловленный высокой стоимостью и малым пробегом от одной зарядки. Существует точка зрения, что широкое распространение электромобилей сдерживается дефицитом аккумуляторов и их высокой ценой. Для разрешения этих проблем многие автопроизводители создали совместные предприятия с производителями аккумуляторов. Например, Volkswagen AG создал совместное предприятие с Sanyo Electric, Nissan Motor с NEC Corporation и т. д.

Имеющееся серийное производство[править | править код]

Электромобили производят множество автомобилестроительных компаний (Nissan, BMW, Mitsubishi, Сhevrolet и др.). Здесь представлены только компании, выпускающие преимущественно электромобили:

Производители и модели[править | править код]

Прототип Eliica (Япония). Мощность 640 л. с., развивает скорость 370 км/ч.

Производители:

Наиболее известными серийно выпускающимися моделями электромобилей можно считать: Toyota RAV4 EV, ZENN, ZAP Xebra, General Motors EV1, Chevrolet Volt, Volvo C30 BEV, Tesla Roadster, Tesla Model S, Modec EV, Reva NXR, Renault серия Z.E., Renault ZOE, Nissan LEAF, Tazzari ZERO, Lada Ellada.

Лидеры рынка на конец 2011 года: Mitsubishi i MiEV, совокупные продажи в Японии и Европе достигли 15 тыс., по состоянию на сентябрь 2011 года, в том числе 4000 единиц марки^{[прояснить]}, как Peugeot ion и Citroën C-ZERO во Франции, Nissan LEAF, продажи достигли 15 тыс. единиц к сентябрю 2011 года.

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела.

Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

Россия

Электромобиль ГАЗ 330 21Е «Газель-Электро» предназначен для перевозки грузов в городе. При максимальной скорости в 75 км/ч и грузоподъёмности в 1000 кг способен без подзарядки проехать 20 км. Работает на аккумуляторной или конденсаторной батарее. В качестве двигателя используется коллекторный электродвигатель постоянного тока ДПТ-45 или асинхронный АЧТ 160 М4.^[30]

Электробус «Лужок» предназначен для перевозки тридцати пассажиров с максимальной скоростью 25 км/ч в парковых и выставочных зонах городов. Работает на аккумуляторных или конденсаторных батареях, питающих двигатель постоянного тока ДПТ-45 мощностью 45 кВт. При торможении рекуперирует энергию назад в батареи. На одной зарядке способен проехать 15 км^[30].

На сегодняшний день существует уже довольно много разных электрических грузовиков, причём это как электроверсии ранее существовавших дизельных машин, так и полностью самостоятельных конструкций .Примером самостоятельной конструкции на сегодняшний день является «Tesla Semi>> , <<Cummins AEOS» а также много других менее известных машин .

Интеграция дома и электромобиля[править | править код]

Разрабатываются различные концепции интеграции электромобилей и жилых домов (анг. Vehicle-to-Home (V2H)). Например, старые аккумуляторы электромобиля могут несколько лет проработать в роли стационарных накопителей электроэнергии. Собранные вместе, снабжённые инвертором и сетевым фильтром, 5-10 аккумуляторов от электромобиля Chevrolet Volt могут обеспечить несколько коттеджей или малый бизнес резервным питанием во время аварийных отключений на несколько часов^[31].

Стандарт быстрой зарядки CHAdeMO начиная с версии 1.1 поддерживает как зарядку электромобиля, так и питание от него внешних потребителей. Соответственно подключенный электромобиль может работать как буферный аккумулятор в системе бесперебойного питания здания.

Согласно исследованиям Ernst & Young в течение 2018 г. капиталовложения мировых автопроизводителей в производство электромобилей почти удвоились и достигли 8,4 млрд. евро, а в производство автомобилей на обычном топливе сократились на 16% (22,4 млрд. евро).^[32]

Согласно исследованиям IDTechEx, индустрия электротранспорта достигла в 2005 году уровня продаж в 31,1 миллиардов долларов по всему миру (включая гибридный транспорт). К 2015 году рынок электротранспорта вырастет примерно в 7 раз и достигнет $227 млрд.

Некоторые автопроизводители не собираются производить гибридные автомобили, а сразу начать производство электромобилей. Они отстали в научных разработках, не могут самостоятельно создать гибридный автомобиль, или считают гибриды бесперспективными. Например, японская компания Mitsubishi Motors в 2009 году начала промышленное производство электромобилей на базе Colt. На нём будут установлены литий-ионные аккумуляторы. Существующие прототипы имеют дальность пробега 150 км.

Ведутся работы над созданием аккумуляторных батарей с малым временем зарядки (около 15 минут), в том числе и с применением наноматериалов. В начале 2005 года компания Altairnano объявила о создании инновационного материала для электродов аккумуляторов. В марте 2006 года Altairnano и Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 года успешно завершились испытания автомобильных аккумуляторов с Li₄Ti₅O₁₂ электродами. Аккумуляторы имеют время зарядки 10—15 минут.

Рассматривается также возможность использования в качестве источников тока не аккумуляторов, а суперконденсаторов (ИКЭ-конденсаторов), имеющих очень малое время зарядки, высокую энергоэффективность (более 95 %) и намного больший ресурс циклов зарядка-разрядка (до нескольких сотен тысяч). Опытные образцы ионисторов на графене имеют удельную энергоёмкость 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30−40 Вт·ч/кг)^[33].

Разрабатываются электрические автобусы на воздушно-цинковых (Zinc-air) аккумуляторах^[34].

Toyota работает над созданием нового поколения гибридных автомобилей Prius (полный гибрид, plug-in гибрид, PHEV). В новой версии водитель по желанию может включать режим электромобиля, и проехать на аккумуляторах примерно 15 км. Подобные же модели разрабатывает Ford — модель Mercury Mariner — пробег в режиме электромобиля 40 км, и Citroën — модель C-Metisse — пробег в режиме электромобиля 30 км и другие. Toyota изучает возможность установки устройств для зарядки аккумуляторов гибридов на бензозаправочных станциях.

General Motors в январе 2007 года представил концепт Chevrolet Volt, способный проезжать в режиме электромобиля 65 км.

Почта Японии, начиная с 2008 года, планирует приобрести 21000 электромобилей для доставки почтовых отправлений на короткое расстояние^[35].

По прогнозам PriceWaterhouseCoopers к 2015 году мировое производство электромобилей вырастет до 500 тыс. штук в год^[36].Основатель компании POD Point Эрик Фэирберн рассказал, что проект поддержали множество крупных инвесторов, таких как Barclays, что является огромным шагом вперед в развитии индустрии электромобилей.^[37]

В России производители гибридов пока не видят больших перспектив развития рынка электромобилей. Аргументируют это отсутствием правительственной поддержки, большими географическими границами и акцентом на сырьевую экономику. Существенной проблемой также является резкое сокращение пробега машины при включении обогрева от аккумулятора в зимнее время.

Планы автопроизводителей[править | править код]

Информация в этом разделе устарела.

Вы можете помочь проекту, обновив его и убрав после этого данный шаблон.

Компания	Страна	год	планы
Rimac Automobili	Хорватия	2013 2016	начало продаж Rimac Concept One^[38]^[39], в настоящее время также продаётся Rimac Concept S — прибавка почти 300 л. с. и 200 Н*м крутящего момента к предыдущей модели и имеет более агрессивный аэродинамический обвес^[40]
Tesla Motors	США	2012 2015 2017	начало продаж Model S^[41] начало производства Model X начало продаж Model 3
Renault	Франция	2012	начало продаж Renault Zoe^[42]
Nissan	Япония	2012 2013	серийное производство^[43] начало производства e-NV200 в Испании^[44]
Detroit Electric	Китай — США	2012	увеличить производство до 270 тысяч в год^[45].
BMW	Германия	2012	начало продаж в США^[46]
Dongfeng Nissan	Китай — Япония	2012	начало продаж в Китае^[47]
Ford	США	2010 2011 2012	Коммерческий грузовик Микроавтомобиль Автомобиль С-класса^[48]
Toyota	Япония	2012	начало производства iQ