Электромобили все больше входят в нашу жизнь. Совершенствуясь, они начинают вытеснять традиционные авто c двигателем внутреннего сгорания. В них видят потенциал для больших перемен, начиная со снижения уровня загрязнения окружающей среды до экономического возрождения всей автомобильной отрасли. Гиганты автоиндустрии Volvo, BMW, Mercedes, Audi уже переходят на производство электромобилей.
Двигатель
В электромобиле двигатель — электрический. В нем нет коленвала, поршней, камер сгорания, клапанов и еще многих элементов, которые есть в двигателях внутреннего сгорания. Но есть статор, внутри которого благодаря электромагнитной силе вращается ротор. 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: возврата части энергии при торможении двигателем.
Благодаря простоте и почти полному отсутствию трения отдельных частей внутри электромотора (большинство трения приходится на подшипники), ресурс его намного превышает ресурс классического бензинового или дизельного двигателя, в которых из-за трения идет большой износ поршневых колец, стержней клапанов, тарелок клапанов и других деталей.
Кузов
Кузов электромобиля отличается наличием отсека для аккумуляторной батареи, которая размещается в днище автомобиля. Благодаря трансмиссии, занимающей ощутимо меньший объем, чем в автомобиле с ДВС, водителю и пассажирам доступно больше пространства в салоне при тех же габаритах автомобиля.
Шасси
Шасси состоит из ходовой части, механизмов управления и трансмиссии. Ходовая часть электромобиля: мосты, подвеска и колеса, не имеет принципиальных отличий от ходовой части автомобиля с ДВС. Рулевое управление и тормозная система также не имеют особых отличий. Однако, благодаря торможению двигателем (как раз тогда происходит рекуперация), тормозные колодки и диски электромобиля изнашиваются меньше. Главное отличие электрического шасси от шасси классического автомобиля кроется в трансмиссии. Если быть точным — в коробке передач. В электрокаре её нет. Вместо этого устанавливается простой понижающий редуктор, имеющий огромный ресурс по сравнению с механическими коробками передач. Сцепление также отсутствует.
Электрооборудование
Электрическое оборудование электромобиля имеет значительные отличия от электрооборудования автомобиля, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Отличия касаются мотора. В электромобиле отсутствует стартер, нет системы зажигания рабочей смеси, но есть аккумуляторная батарея, инвертор (согласующий токи, подаваемые от батареи в электродвигатель, и генерируемые электродвигателем во время рекуперации), и модуль, питающий батарею (во время зарядки и рекуперации) и двигатель через инвертор во время ускорения. Еще в электромобиле отсутствует система охлаждения двигателя, но часто есть система контроля температуры батареи (с подогревом или охлаждением) и электрическая печка.
Преимущества и недостатки электромобилей
Основным стимулом появления электромобиля стало выполнение требований по выбросам углекислого газа, вводимых во многих странах на законодательном уровне. По результатам исследований Европейской федерации транспорта и окружающей среды, уровень углекислого газа, в случае с электромобилями на 22% меньше, чем у дизельных авто и на 28% меньше, чем у машин на бензине.
22-28
%
разница выброса углекислого газа
Уникальные технические решения и отличная от автомобилей с ДВС конструкция, позволяют электромобилям также получать некоторые преимущества:
- Тяговые электродвигатели имеют КПД до 90-95 %, по сравнению с 22-42 % у ДВС.
- Электромобиль не нуждается в дорогих, громоздких и не всегда надёжных коробке переключения скоростей, карданной передаче и в дифференциале угловой скорости вращения поворачиваемых колёс.
- Электромобиль почти не расходует моторные масла.
- Каждое из четырёх колес электромобиля может иметь свой компактный электродвигатель и поворотный механизм, что увеличивает проходимость электромобиля на бездорожье.
- Электромобиль может использовать рекуперативное торможение, а также амортизаторы, вырабатывающие электроэнергию для подзарядки своего электрического аккумулятора.
- Уменьшение лобового сопротивления автомобиля благодаря отсутствию радиатора и других систем охлаждения.
- Простота техобслуживания, большой межсервисный пробег, дешевизна технического обслуживания и ремонта.
Несмотря на указанные преимущества электромобилей, владельцы сталкиваются с еще нерешенными проблемами:
- Запас хода с одной зарядки в среднем составляет 300 — 400 км, что существенно снижает дальность поездки и делают электромобили на данном этапе только городским автотранспортом.
- Отсутствие инфраструктуры для использования электромобилей. Быстрые зарядные станции все еще являются редкостью, а из-за высокой урбанизации большинство населения живет в многоквартирных домах и не имеет возможности заряжать автомобиль «от розетки».
- Высокая цена на электромобиль и низкая окупаемость из-за неразвитой инфраструктуры. Использование электромобилей в качестве такси на данный момент нецелесообразно — львиную долю времени транспортное средство будет стоять на зарядке, тогда как автомобиль с ДВС может быть на ходу 24 часа в сутки.
- Стоимость аккумулятора электрического автомобиля в настоящее время варьируется от 25% до 50% от общей суммы расходов на электромобиль. Аккумуляторы требуют постоянного обслуживания и периодической замены. Срок службы аккумуляторов сейчас оценивается на уровне пяти-семи лет, после чего они требуют замены.
- Нет проработанных схем и технологий утилизации батарей, которые, можно было бы использовать для питания менее энергоемких устройств. Ни один автопроизводитель пока не взял на себя обязательств по замене старых аккумуляторов на новые.
Прогноз продаж электромобилей в мире
В 2019 году Bloomberg NEF опубликовали доклад, в котором специалисты констатировали, что производство традиционных автомобилей уже достигло пика и в будущем не изменится из-за роста продаж электромобилей.
Уже к 2040-м годам 35% продаж автомобилей будет приходиться именно на электромобили. Вместо 13 млн. баррелей сырой нефти в день эти автомобили будут потреблять 1900 ТВт-ч (терраватт-час), а это порядка 8% мирового спроса на электроэнергию в 2019 году.
Ранее Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК) выступила с заявлением, что без серьезного технологического прорыва «у электромобилей нет шансов получить значимую долю рынка в обозримом будущем». Действительно, сейчас доля электромобилей составляет порядка 1% мирового рынка. Однако кроме растущей тенденции к снижению цен на аккумуляторы, в скором времени появятся новые технологии, которые помогут снизить цены на электромобили в целом.
1
%
доля электромобилей на мировом рынке
Уважаемые читатели, присылайте свои вопросы, предложения по этой статье или другим интересующим темам на адрес инжинирингового портала. Ваша обратная связь важна для нас. Спасибо за внимание!
С уважением, команда Инжинирингового портала
Перечень использованных ресурсов:
- Справочник высокопрочных сталей ассоциации WorldAutoSteel — Advanced High-Strength Steels Application Guidelines Version 6.0.
- Материалы hybmotors.ru
- Материалы splitvolt.com
- Материалы insideevs.com
- Материалы epri.com
Вам может быть интересно
Соответствие стандартов «Северстали» национальным стандартам и сводам правил России
Оптимизация профилей ЛСТК
Контейнер для сбора мусора – дешевле и экологичнее
Снижение металлоемкости кабины трактора
Фронтальные стеллажи из высокопрочных сталей
Где в машиностроении могут использоваться атмосферостойкие стали?
Сравнение износостойкости марок стали
Дешевые и надежные стальные бочки
Стальные автомобили будущего
Кузов карьерного самосвала – образец надежности, источник экономии
Перекрестные испытания как способ подтверждения правильности эксперимента
