Устройство электромобиля – Устройство электромобиля — как работает электромобиль?

Сейчас электромобилестроение развивается огромными темпами (особенно внесла вклад в эту тему компания Tesla Motors, запустив в серийное производство свои имеющие оглушительный успех электрокары и заставив таким образом шевелиться конкурентов). Инженеры частенько балуют нас особенными схемами работы электрокаров, например, оборудуя машины двумя электродвигателями или изобретая новые гибридные силовые установки. В этой статье я опишу устройство электромобиля и то, чем средний современный электромобиль технически отличается от классических авто с ДВС. Напомню, из каких частей состоит любой автомобиль:

• двигатель, который создает механическую энергию, приводящую в конечном итоге в движение транспортное средство;
• кузов, к которому крепятся все элементы конструкции;
• шасси, основной задачей элементов которого является передача крутящего момента с двигателя на колеса;
• электрооборудование, которое пронизывает весь автомобиль: тут и стартер, и подогрев, и свет и множество других вещей, в зависимости от комплектации.

Пройдемся по каждой из них и выясним, почему электрокары такие особенные.

В электромобиле он электрический. В нем нет коленвала, поршней, камер сгорания, клапанов и много чего еще, что есть в двигателях внутреннего сгорания. За то есть статор, внутри которого благодаря электромагнитной силе вращается ротор. Подробнее об электродвигателе электромобиля можно прочесть здесь. Немаловажной особенностью электродвигателя является возможность не только производить вращательную энергию, но и создавать ток для заряда батареи, то есть работать в режиме генератора. Это основной принцип так называемой рекуперации: грубо говоря, при нажатии на педаль газа электродвигатель вращает колеса, и энергия батареи тратится, а если педаль отпустить, на движущейся машине уже колеса будут вращать вал двигателя, создавая в обмотке напряжение и генерируя ток, заряжающий батарею.

Благодаря простоте и почти полному отсутствию трущихся частей в электромоторе (кроме подшипников), в отличие от ДВС, ресурс его намного превышает ресурс классического бензинового или дизельного двигателя.

Кузов электромобиля отличается наличием отсека для аккумуляторной батареи (чаще всего располагающейся в днище автомобиля). При этом благодаря трансмиссии, занимающей в электрокаре значительно меньший объем, чем в обычном авто, водителю и пассажирам, электрической машины доступно больше пространства в салоне при тех же внешних габаритах.

Шасси состоит в свою очередь из ходовой части, механизмов управления и трансмисси. Ходовая часть электромобиля, включающая мосты, подвеску и колеса, не имеет принципиальных отличий от ходовой привычных нам авто. О рулевом управлении и тормозной системе так же сказать особо нечего, кроме того, что благодаря существенному торможению двигателем (как раз когда происходит рекуперация), тормозные колодки и диски электромобиля изнашиваются значительно меньше. Главное же отличие шасси электрического от шасси классического авто кроется в трансмиссии. Конкретно — в коробке передач. В электрокаре её нет :). Вместо нее устанавливается очень простой понижающий редуктор (в котором практически нечему ломаться), имеющий огромный ресурс по сравнению даже с механическими коробками передач, не говоря уже об автоматических коробках и вариаторах. Сцепление, соответственно, тоже отсутствует.

Электрическое оборудование электромобиля имеет значительные отличия от электрооборудования автомобиля, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Отличия эти касаются электрооборудования мотора; в салоне всё примерно одинаково. В электромобиле отсутствует стартер и нет системы зажигания рабочей смеси, за то там есть аккумуляторная батарея, инвертор (согласующий токи подаваемый от батареи в электродвигатель и генерируемый электродвигателем во время рекуперации), а также модулем, питающим батарею во время зарядки и рекуперации и двигатель через инвертор во время ускорения. Подробнее об аккумуляторной батарее для электромобиля можно прочесть тут. Еще в электромобиле отсутствует система охлаждения двигателя, но часто присутствует система контроля температуры батареи (с подогревом или охлаждением) и электрическая печка.

Посмотрите это видео, которое показывает устройство электромобиля на примере Tesla Model S.

О том, какие бывают электромобили и гибриды, я написал в Часто Задаваемых Вопросах. Гибридами они называются за то, что имеют и электродвигатель, и двигатель внутреннего сгорания в своей силовой установке. Соответственно, механизмы их значительно сложнее, так как включают в себя системы, необходимые для передачи крутящего момента и работы обоих моторов.

efut.ru

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.

Похожие темы:

electrosam.ru

Устройство электромобиля — как работает транспорт будушего?

Было время, когда современные бензиновые двигатели считались диковинной новинкой и все автолюбители с интересом брались за изучение их способа действия. Но прошло несколько десятков лет и сегодня уже никого не удивишь машинами, имеющими именно такой тип «сердца». Однако, производители транспортных средств не смогли долго сидеть без дела и придумали очередное новшество, имя которому электромобиль. На сегодняшний день, большинство представителей человечества, наверняка слышали о новом поколении автомобилей, правда, далеко не все понимают принцип их действия. Это и понятно, ведь в глобальном масштабе, такие машины еще не вошли в повседневную практику, а значит мало кто имел возможность ознакомится с устройством их работы. Так вот, если Вы разделяете мой интерес и хотите узнать, принцип действия нового вида транспортных средств, тогда уделите несколько минут времени на прочтение данной статьи.

1. Электромобили – история развития

Для начала разберемся, что ж такое электромобиль. Что бы не придумывать заумных терминов, скажем просто: это обычный автомобиль, у которого вместо двигателя внутреннего сгорания, электрический двигатель, получающий энергию от автономного источника (топливных элементов или аккумуляторов). Данное устройство не стоит путать с транспортными средствами, имеющими электрическую передачу, тролейбусами или трамваями, так как принцип его действия несколько иной, но об этом чуть позже.

По сути, это и был первый электромобиль, хотя некоторые ученные с этим не согласны, утверждая, что в период с 1830 до 1840 года, уже было представлено как минимум три похожих конструкции: первая Робертом Андерсоном, вторая – Робертом Девидсоном и третья – Томасом Девенпортом. Все они могли передвигаться со скоростью до 4 км/час, имели большой вес и были крайне неудобны в использовании. Ах если бы ученные тех времен, могли додуматься до изобретения современных аккумуляторных батарей, дело пошло бы гораздо быстрее. Но они встали на правильный путь, положив начало этого процесса!

Прошло каких-то 25 лет и в 1865 году француз Гастон Планте представил миру предка известного сегодня автомобильного аккумулятора. Конечно, он был далек от совершенства и не подходил для практического применения, однако, принцип его работы, дал толчок действиям других изобретателей. И вот, к началу 80-х годов ХIX века, начали создаваться достаточно емкие и сравнительно легкие аккумуляторы, а главное – такие устройства можно было заряжать. Это событие создало настоящий бум в мире электромобилестроения, а период с конца XIX до начала ХХ века, считают «золотым веком» развития электромобиля. Самое парадоксальное, что на фоне всех этих событий практически никто не верил в возможность использования двигателя внутреннего сгорания. Среднестатистическое транспортное средство того времени, имеющие электрическое питание, могло развивать скорость до 30 км/час, весь день ездило без подзарядки, а электромотор бесшумно работал в любых условиях, не требуя переключения передач.

Сейчас в это трудно поверить, но такая конструкция выгодно отличала электромобиль от грохочущего и капризного автомобиля, оставляющего после себя запах гари, бензина и требующего ручного переключения передач. Конечно, обеспеченные люди, которые могли себе позволить приобрести безлошадное средство передвижения, отдавали предпочтение первому варианту, тем более, что управлять им с легкостью могли женщины и пожилые люди.

А Вы знаете, кому принадлежат первые рекорды скорости? Правильно, и тут не обошлось без электрических машинок. В 1895 году, впервые провели официальные «гонки», в которых победил электромобиль француза Шарля Жанто, установив рекорд скорости — 63 км/час, а уже в 1899 году, неизвестная ранее новинка, не только достигла 100-километрового скоростного рубежа, но и превысила его. В этом случае, разогнавшись до 105 км/час, отличился электромобиль бельгийца Камилема Иенатци.

В том же 1895 году, русский инженер-изобретатель Ипполит Романов, создал первый электрический омнибус, вмещающий в себя 17 пассажиров. Идея конструкции машины, была позаимствована у английских кебов (извозчик размещался позади пассажиров, на высоких козлах). Такой экипаж мог быть двух- или четырехместным, а диаметр передних колес, превосходил задние. Первый в мире электромобиль использовал свинцовый аккумулятор системы Бари, который имел 36 вольтовых столбов и требовал подзарядки каждые 64 километра (60 верст). Разработку данного экипажа, переняли у американских моделей фирмы «Моррис-Салом», выпускающей автомобили с 1898 года.

Первое десятилетие ХХ века, принесло электромобилям еще большую славу. Где они только не использовались: в качестве такси, карет скорой помощи, пожарных автомобилей и других видов общественного транспорта, что стало возможным благодаря увеличившейся скорости и дальности поездок.

Однако, сторонники применения двигателей внутреннего сгорания не сидели сложа руки и занимались активным усовершенствованием своей идеи. Со временем, они смогли добиться желаемого результата – бензиновые двигатели стали вытеснять электрические. А помогло им в этом, сразу несколько факторов:

— во-первых были открыты богатые месторождения нефти, что быстро привело к массовому изготовлению дешевого бензина;

— во-вторых, началось строительство новых дорог и развитие сети старых, а это позволило совершать дальние поездки, для чего электромобили не были приспособлены; в-третьих, из-за сравнительно большого веса и намного меньших скоростных возможностей, интерес общественности к электромобилям заметно упал, а все внимание переключилось на более выгодные, в этом плане, автомобили.

Однако, главным фактором резкой популярности бензиновых двигателей, стала более совершена конструкция транспортного средства, которая, к тому же, обходилась значительно дешевле. Таким образом, к 1920 году, среди всех транспортных средств, электрические машины занимали только 1%, а в 1930 — их и вовсе перестали выпускать.

Вновь вернутся к вопросу электромобилестроения, человечество заставила проблема загрязнения окружающей среды и перспектива истощения нефтяных запасов. И вот, в конце 80-х – начале 90-х годов ХХ века, ряд компаний опять начали производство электрических машин, но предназначались они лишь для отдельных общественных городских служб: развозные фургоны, малочисленные автобусы и грузовики. Более серьезный интерес к вопросу массового использования (который присутствует и в наши дни), появился в конце 90-х годов прошлого века, когда в некоторых странах ужесточили законодательство о загрязнении окружающей среды. Первым современным электромобилем стал выпущеный в США — GM EV1 (1996-2003), однако, с тех пор, производство таких машин не останавливалось и сегодня есть возможность увидеть электромобиль на улицах Вашего города, правда, Вы можете даже не догадываться об этом, так как внешне он ничем не отличается от любого другого автомобиля.

2. Как работает электромобиль

Как мы только что отметили, бензиновые и электрические машины, внешне ничем не отличаются, а значит при встрече с таким «чудом техники», Вы можете и не понять, какой именно автомобиль (или лучше сказать, электромобиль) находится перед Вами. Единственной особенностью, выдающей электрическое транспортное средство в процессе движения, есть практически полное отсутствие звука работающего двигателя. Однако, при всей внешней схожести, принцип работы этих двух видов, существенно отличается. Начнем с того, что под капотом электромобиля вместо двигателя внутреннего сгорания находится электрический агрегат, получающий питание от аккумуляторных батарей. Они выполняют роль своеобразного «топливного бака» и обеспечивают электромотор необходимой рабочей энергией.

Также, в конструкции этого транспортного средства предусмотрен контроллер, являющий собой блок управления электродвигателем, который обеспечивает равномерную подачу тока в сеть между аккумуляторами и силовым агрегатом. Благодаря имеющимся в наличии переменным резисторам, формируется сигнал о количестве нужной энергии, после чего он поступает на контроллер. Когда электромобиль прекращает движение, работа данного устройства тоже останавливается, а при нажатии на педаль «газа» (акселератора) оно опять начинает обеспечивать подачу электрического тока на мотор. Для повышения безопасности, в педали акселератора электромобиля вмонтировано два потенциометра. Контроллер считывает с них импульсы и соответственно получаемым данным, совершает регулировку мощности силового агрегата. Если устройство зафиксирует между сигналами, хотя бы одно, даже самое незначительное отличие, то реакция на них будет полностью отсутствовать.

Частота подаваемых импульсов, равна 15000 раз в секунду, а учитывая, что человеческий орган слуха не способен ее улавливать, работа контроллера и электромотора остается для нас практически бесшумной.

Основой деятельности электрического двигателя является принцип электромагнитной индукции, который связывают с появлением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока. Двигатель электромобилей переводит электрическую энергию в необходимую механическую, при чем коэффициент его полезного действия составляет 85-95%. Такая идея далеко не новая, а в основе любого подобного мотора лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадейем еще в 1921 году: при взаимодействии магнитного поля и электрического тока – возникает непрерывное вращение.

Как видите, принцип работы электромотора значительно отличается от ДВС, однако, что касается остальных составляющих конструкции электромобиля, то они практически такие же как и в бензиновом варианте: есть коробка передач, подушки безопасности, тормозная система и т.д.

3. Преимущества и недостатки электромобиля

Главное достоинство современных электромобилей – это выгодность эксплуатации. В первую очередь, намного дешевле обходится «топливо», ведь цены на бензин растут с каждым днем, а электрическая энергия, все таки, несколько доступнее. Даже тот факт, что одного заряда батареи хватает лишь на 50-60 километров, не является преградой, так как большинство людей за один день не проезжают и этого расстояния.

Конструкция электромобилей значительно проще: нужно всего лишь замкнуть электрическую цепь и контролировать уровень ее напряжения, при чем сложные механизмы, типа карбюраторов, инжекторов или фильтров полностью отсутствую, а это значит, что такие машины не нуждаются в частом и дорогом обслуживании. Бесспорным преимуществом электрокаров есть и отсутствие вредных выхлопных газов. Конечно, для зарядки аккумулятора требуется сжигать уголь, мазут или газ, но в общем счете, с точки зрения экологической ситуации, все это не так катастрофично, как эксплуатация беспрерывно пыхтящего автомобиля. К тому же, КПД электромоторов составляет 90-95%, что несомненно выше чем у ДВС с их 40-60%.

Еще одним фактом, выставляющем электромобили в выгодном свете, есть их бесшумный режим работы. Если для жителей маленьких городков, подобное преимущество не существенно, то для населения мегаполисов – это более чем весомый аргумент, ведь постоянный шум на улицах, хорошо слышен и в квартирах.

Тем не менее, нельзя сказать, что электрические машинки полностью «безгрешны». Самым главным их недостатком является ограниченность заряда батареи, запаса которой (без подзарядки) на длительные поездки не хватит. К тому же, они занимают слишком много места в салоне машины, а строк их эксплуатации не отличается долговечностью – через каждых два-три года детали придется менять. Учитывая, что стоят аккумуляторы немало, становится понятным, почему большинство автомобилистов считает их главным слабым звеном электрокаров. Еще одним минусом, эксперты называют низкие динамические характеристики, исходя из которых, электрические моторы до сих пор уступают бензиновым собратьям.

Также, существенной проблемой, актуальной в основном для жителей северных стран, есть отсутствие системы нормального обогрева салона. Дело в том, что обычный автомобиль, при нагревании двигателя, отдает тепло непосредственно внутрь кузова транспортного средства, за счет чего там создаются комфортные температурные условия (имеется ввиду холодная пора года). В случае с электромобилем, все несколько сложнее: электромотор не способен нагреваться, а значит ему нечего предложить салону и для обогрева последнего, приходится использовать дополнительную энергию.

Однако, все описанные недостатки – временное явление. Технический прогресс не стоит на месте и в скором времени, мы уже не вспомним о теперешних проблемах электромобилей, что в будущем позволит таким машинам стать еще популярнее.

4. Гибридные модели автомобилей

Вот, кажется, только поняли, что из себя представляет электромобиль, как тут еще одна диковинка – гибридное транспортное средство. На самом деле, здесь также нет ничего сложного, а название говорит само за себя — это автомобиль и электромобиль в одном флаконе. Другими словами, гибридное авто для своей работы использует более одного источника энергии. В современном мире, такими источниками, чаще всего, есть совместное использование электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. Подобное решение ограждает ДВС от работы при малых нагрузках, а также позволяет реализовать рекуперацию кинетической энергии, повышая тем самым топливную эффективность всей установки. Вторым, существующим видом гибридных автомобилей есть машины, в которых ДВС совмещен с моторами, работающими на сжатом воздухе.

Обратите внимание! Средства передвижения, работающие на электромеханической трансмиссии (тепловозы, трактора, танки и т.д.) не считаются гибридами. Первый автомобиль, оснащенный гибридным приводом – это Lohner-Porsche, разработанный в 1900-1901 годах конструктором Фердиналом Порше. Первым американским разработчиком, считается Виктор Воук, который начал создавать гибридные автомобили в 60-х – 70-х годах.

На сегодняшний день, самым популярным в мире гибридным транспортным средством, является Toyota Prius. На рынки Украины, данная модель поступила в продажу лишь в апреле 2010 года, в то время как до осени того же года, ее владельцами по всему миру, стали более 2 млн. человек (мировой дебют состоялся в 1997 году). Сегодня, можно приобрести уже третье поколение Prius, но и это еще не конец: недавно стартовали продажи подзаряжаемой версии гибрида и версии с более вместительным багажником.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

auto.today

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 автономного 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).

Энциклопедия Брокгауза Ф. А. и Ефрона И. А. описывает электромобили следующим образом^[5]:

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 2624 дня]}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^[6].

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^[7].

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^[8].

29 ноября 2010 года победителем конкурса Европейский автомобиль года впервые объявлен электромобиль модели Nissan Leaf, получивший 257 очков^[9].

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^[10]. 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^[11].

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^[12].

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»^[13], 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^[14].

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 ^[15].

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^[16].

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^[17]. 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

• Тяговые электродвигатели (ТЭД) имеют КПД до 90-95 %^{[источник не указан 1197 дней]}, по сравнению с 22-42 % у ДВС^[18].
• Уменьшение лобового сопротивления автомобиля по причине отсутствия радиатора и других систем охлаждения^[19]. Однако мощные электромобили всё-таки имеют жидкостную систему охлаждения и, соответственно, радиатор.
• Простота техобслуживания, большой межсервисный пробег, дешевизна ТО и ТР^[2]

Различные варианты реализации электромобиля[править | править код]

Электромобили, оснащенные аккумуляторными батареями[править | править код]

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^[20].

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^[20].

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^[20].

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^[21].

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^[22]. 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^[23].

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]

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^[24].

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]

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.

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.^[26]

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^[26].

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^[27].

Стандарт быстрой зарядки CHAdeMO начиная с версии 1.1 поддерживает как зарядку электромобил

ru.wikipedia.org

Силовая установка электромобиля, электродвигатель » Эксплуатация электромобиля в России