Как устроены и как работают современные электромобили

Содержание

Строение и принцип работы

Работает электродвигатель автомобиля по принципу электромагнитной индукции. Именно он взят сегодня за основу. Современные электромобили, по своей сути, мало чем отличаются от их, которые мы каждый день можем наблюдать на дорогах страны. Вообще говоря, основными частями такой техники являются:

  • Контроллер;
  • Аккумуляторные батареи.

Мы поговорим подробнее именно о сердце авто. Итак, оно работает на основе законов электромагнитной индукции. Для тех, кто не знаком с таком понятием физики, можно сказать, что данное явление связано с возникновением ЭДС в замкнутом контуре, когда в нем начинает меняться магнитный поток. Здесь все достаточно просто. Электродвигатель просто преобразует электрическую энергию в механическую, которая и позволяет двигаться автомобилю. В настоящее время коэффициент полезного действия таких агрегатов равен приблизительно 90 процентов. Это весьма внушительная цифра.

Как и любой другой электродвигатель, агрегат, устанавливаемый в электромобилях, имеет свои собственные характеристики. К таковым можно отнести:

  • Мощность агрегата;
  • Максимальный крутящий момент, создаваемый им;
  • Частота вращения.

По сути, все стандартно. Единственное отличие от тех моделей, которые используются в промышленности, заключается в изменении этих параметров применительно к автомобилю.

Все электродвигатели могут питаться от источника постоянного напряжения или источника переменного напряжения. В данном случае речь идет чаще всего именно о первом варианте. Батареи, которые используются в таких машинах, создают на выходе значение в 96-192 Вольта. Этого вполне достаточно для создания ЭДС. для подключения электродвигателя переменного тока используется трехфазная схема. Современные модели электромобилей отличаются тем, что в них сам электродвигатель соединен напрямую с колесом. Такая конструкция позволяет в значительной степени улучшить управляемость машины.

Стоит отметить, что некоторые самые прогрессивные модели, которые оснащены агрегатом, работающем на переменном токе, способны в процессе торможения подзаряжать батареи. Это приводит к увеличению их срока эксплуатации в несколько раз. Это некое решение проблемы ограниченности хода. Такие устройства способны увеличивать пробег авто без подзарядки на целый 10-20 процентов. Для электромобиля это вполне внушительная цифра.

В остальном работает электродвигатель автомобиля точно так же, как и любой другой агрегат такого типа. Здесь имеется рабочий орган, который и соединяется с колесом. При подаче электрической энергии обмотка возбуждения начинает действовать на ротор мотора, который начинает вращаться вследствие ЭДС. Это движение передается на рабочие органы. Электродвигатель сегодня можно запитывать самыми разнообразными методами. В бытовых условиях используются трехфазные розетки или обычные однофазные их варианты. Все зависит от конкретной конструкции устройства, которое требуется запустить.

Электрокары – первопроходцы в своей отрасли

Мало кто задумывался, но последние инновационные решения в сфере автомобилестроения в большинстве случаев внедрялись именно на электромобилях. Производители представляют варианты с новейшим программным обеспечением, автопилотом, возможностью управлять одной педалью, наличием солнечных батарей, встроенных в крышу. Сначала эти новшества появляются в электромобилях, а только после этого их тестируют в других машинах.

Дальше будет больше. Разработчики уже удивляют дизайнами кузова, новым подходом к комфорту перемещения. Электромобиль демонстрирует инновации во всех сферах, а только после этого это подхватывают топливные машины. Справедливо отметить, что они тоже постоянно модернизируются, но испытывают на себе не больше половины прогресса, который есть у электрокаров.

Как устроен электромотор

Все мы примерно представляем процессы, которые происходят в ДВС. А вот электромобили с батей в гараже еще вряд ли кто-нибудь разбирал. Но уже, кажется, пора вникать, как там что устроено. Благо в электрокарах все намного проще, чем в случае с бензиновыми или дизельными машинами, а многое вовсе продублировано. Вот разберем, например, электромотор. Перенесемся в 9-й класс школы прямиком на урок физики. Тема урока — «Закон электромагнитной индукции».

Это просто электромотор. Не автомобильный

Помните, как учитель демонстрировал катушку и магнит, на примере которых нам объясняли действие этого закона? Если подать ток на обмотку медной проволоки, на ней возникнет электромагнитное поле

И если рядом находится магнит (неважно, постоянный или электромагнит), он начнет взаимодействовать с катушкой. Магнит будет крутиться, то есть совершать некую физическую работу. Это и есть принцип работы электромотора

Есть и обратный процесс: если мы физически заставим магнит крутиться, то зафиксируем возникновение излишков тока на обмотке. Кто первый сказал слово «рекуперация»? Все правильно, она родимая! По сути, таков принцип работы стартера и генератора в вашей машине. Так вот электромотор во всех электрокарах умеет переключаться из режима стартера в режим генератора

Это и есть принцип работы электромотора. Есть и обратный процесс: если мы физически заставим магнит крутиться, то зафиксируем возникновение излишков тока на обмотке. Кто первый сказал слово «рекуперация»? Все правильно, она родимая! По сути, таков принцип работы стартера и генератора в вашей машине. Так вот электромотор во всех электрокарах умеет переключаться из режима стартера в режим генератора.

Основные части электромотора — это статор и ротор. Статор представляет собой полый корпус с обмоткой из медной проволоки, которая намотана в три фазы (двигатель I-Pace работает на трехфазном токе переменного типа). Внутри на оси крутится ротор с постоянными магнитами. Вот и все! Подали ток на обмотку статора, и он вращает ротор, который через редуктор передает крутящий момент на колесо. Проще простого.

При распространении электрокаров из обихода автолюбителей исчезнет страшное словосочетание «ресурс двигателя». Ведь мы имеем дело с двумя элементами, которые даже не соприкасаются друг с другом (статор и ротор имеют между собой воздушную прослойку). Здесь практически нет никакого нагревания, здесь нечего смазывать и нечего обслуживать. Через несколько сотен тысяч километров, возможно, придется профилактически поменять подшипники. Троллейбусы, выпущенные в СССР, до сих пор катаются с родными электромоторами. Регламент профилактического обслуживания такого агрегата составляет раз в 2 млн км. Электродвигатель имеет два состояния — либо он работает, либо не работает. Сломаться там нечему. Больше вопросов к программному обеспечению и ресурсу батареи.

Прорезь в капоте сквозная. Она позволяет оптимизировать воздушные потоки, проходящие мимо машины. Кстати, именно аэродинамика стала причиной столь необычной для Jaguar формы задней части

Обратите внимание, что заднее стекло лишено дворника. Во время поездок по заснеженному Подмосковью стекло пятой двери у нас оставалось чистым! 

Покупка и нюансы работы электромобиля: перспективы

Стоит ли покупать данный вид ТС, тратить немалые деньги и будет ли это правильным шагом?

Если Вы хотите просто хорошую проверенную машину для решения повседневных задач, развитую систему сервиса и ремонта, предсказуемые проблемы и их легкое решение – то лучше всего покупать классический бензиновый или дизельный агрегат.

Если Вы относитесь к смелым людям, которые пытаются идти в ногу со временем, то такая покупка будет оправданной, хотя нужно быть готовым к некоторым упомянутым выше минусам и неудобствам.

Что касается перспектив рассматриваемого транспорта, то они очень большие. Ожидается, что в ближайшие 10 лет человечество массово пересядет именно на электрокары.

Двигатель Тесла, принцип работы

Самым главным узлом в автомобиле является асинхронный двигатель, который разработал великий ученый Никола Тесла. Давайте разберем принцип работы асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух частей: статора и ротора

Как же работает асинхронный двигатель? Асинхронный двигатель – это трехфазный двигатель переменного тока с вращающимся магнитным полем.

Вращающееся магнитное поле образуется в обмотках статора. Оно в свою очередь приводит в движение ротор.

Также нельзя забывать тот факт, что в асинхронном двигателе скорость вращения самого ротора будет меньше, чем скорость вращающегося магнитного поля, которое образуется в статоре двигателя.

Но и это еще не все. Частота вращения такого двигателя зависит от частоты переменного тока, поступающего на его обмотки. Чем больше частота, тем быстрее будет вращается двигатель. Поэтому, управляя частотой, мы можем управлять вращением двигателя, а следовательно, и скоростью самого автомобиля. То есть все управление автомобилем сводится к тому, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный трехфазный и возможностью менять частОты переменного трехфазного тока. Это простое преобразование постоянного тока в переменный ток нужной частоты делает автомобили Тесла простыми и надежными.

Volkswagen Group

Гендиректор VW Group Герберт Дисс поставил перед концерном задачу выпустить 26 млн электромобилей к 2028 году и стать крупнейшим в мире производителем в этой области, опередив Tesla. К 2030 году концерн должен представить 75 электрических и 60 гибридных моделей.

  • 2019 год — на платформе Volkswagen MEB вышел первый хэтчбек ID.3;

    ID.3

    (Фото: Volkswagen Group)

  • 2020 год — представлен кроссовер ID.4;
  • март 2021 года — компания провела конференцию Power Day, в ходе которой представила план по развитию батарей для электрокаров и инфраструктуры для их зарядки до конца десятилетия;

    Полная запись конференции Power Day

  • апрель 2021 года — Volkswagen показал более мощную и быструю моди­фикацию спортивного электро­кроссовера ID.4. Его продажи стартуют в Европе летом;
  • 2021 год — компания представит кросс-купе ID.5;
  • 2026 год — выйдет электрический седан Project Trinity. Он станет одной из первых моделей на базе новой платформы Scalable Systems Platform;
  • 2030 год — электро­мобили должны составлять до 70% объемов продаж Volkswagen в Европе.

А в 2019 году группа Volkswagen показала концепцию автономной роботизированной зарядки электромобилей. Робот способен подвозить устройство для зарядки к транспортному средству.

Как устроен электромобиль, созданный Илоном Маском

Нашумевший предприниматель миллиардер из США, родом из ЮАР, по имени Элон Маск произвел настоящую революцию в мире электромобилей. Он один из первых в новейшее время решил поставить процесс производства этого транспорта на поток и сделать их частью повседневной реальности. Такие начинания не остались без внимания, поэтому имя этого человека стало известно на весь мир.

Как работает электромобиль Tesla? Все так же, как и любые другие подобные продукты. Устройство электромобиля следующее: кузов здесь практически целиком повторяет таковой в Мерседесах бизнес класса. Батарея и двигатель разработан для максимально эффективной, экономичной и длительной работы. Минусом ТС от Tesla сегодня считается слишком слабо развитая сервисная система, которая часто бросает владельца такой дорогой машины на произвол судьбы с его проблемами.

Актуальные электродвижки

Интересными вариантами сегодня являются электродвигатели которые могут заменяться на обычные, внутреннего сгорания. Конечно, цена таких машин является очень высокой. Но именно их можно назвать теми, у которых давняя проблема недостающего запаса хода успешно была решена.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что уже в недалеком будущем электродвигатели неизбежно займут свое достойное место в производстве автотранспортных средств. Перед многими отечественными автолюбителями сегодня стоит желанная цель создать электродвигатель для автомобиля своими руками. Оказывается, это не такая уж и недостижимая мечта. За основу может быть взята любая машина, и даже «Ока».

Исчерпание углеводородного топлива, ухудшение экологической обстановки и ряд других причин рано или поздно заставят производителей разработать модели электромобилей, которые станут доступны для широких слоев населения. А пока остается только ждать или собственноручно разрабатывать варианты экологически чистой техники.Если же вы все-таки предпочитаете самостоятельно искать решения, а не дожидаться их со стороны, то вам понадобятся знания о том, какие двигатели для электромобиля уже изобрели, чем они отличаются и какой из них наиболее перспективный.

В комплекте шнур бесконечности

Задний багажник имеет внушительный объем для таких габаритных размеров, а вот передний до безобразия мал (особенно если сравнивать с Tesla). Последний подойдет разве что для хранения зарядного провода. В комплекте с машиной идет шнур для зарядки от бытовой розетки, которая полностью заряжает аккумулятор примерно за вечность.

Придется докупать станцию фирмы Schneider Electric, с которой сотрудничает Jaguar. Зарядный Wallbox стоит пару тысяч долларов. Такая станция отдает трехфазный ток, но встроенная в I-Pace зарядка принимает лишь одну фазу. Получается, машина может «заливать» в себя только 7 кВт. Полностью разряженную батарею придется заряжать до 100% на протяжении 12 часов (не зря такую зарядку называют «ночной»). На общественных станциях «ай-пейс» можно заряжать шнурком CCS, когда помимо одной фазы переменного тока «льется» до 1000 вольт постоянного (слот для этой зарядки закрывается отдельной заглушкой ниже основного выхода). CCS пополняет заряд с нуля до 80% за 40 минут. Уже можно жить! Отметим, что у Tesla бортовая зарядка имеет три фазы. Учитесь, JLR.

Верхняя зарядка принимает переменный ток. Встроенное в Jaguar устройство работает с одной фазой (видите, боковые отверстия даже имеют пластиковые заглушки, в отличие от центрального). Нижний слот — для постоянного тока. Зарядки CCS есть в Беларуси, поэтому заряжать Jaguar на общественных станциях не составит труда

Цены на нефть и популярность электрокаров

Сами по себе цены на нефтепродукты и нефть практически никак не влияют на популярность автомобилей на электрических двигателях. Но вот распространение последних очень сильно может повлиять на стоимость нефти, так как она станет менее востребованной на рынке. Существует даже конспирологическая теория о том, что крупные нефтяные корпорации сдерживают развитие других источников энергии, чтобы не потерять монополию на рынке и свои сверхдоходы.

На данный момент количество машин на токе никак не влияет на цену нефти, поэтому говорить о каких-либо опасностях для этого традиционного источника энергии пока очень рано.

История создания

Люди уже давно задумываются об использовании электричества в качестве силы, способной придать движение транспортным средствам. Первый электромобиль в мире и вовсе появился до создания ДВС, и произошло это в 1841 году.

Спустя 58 лет в Санкт-Петербурге был представлен 17-местный омнибус, оснащенный 4-сильным электромотором, запас хода которого составлял 64 км.

Следующая веха в истории электромобилей относится к началу 30-х годов XX века. В 1931 году гениальный изобретатель Никола Тесла, купив радиоэлектронные детали в обычном магазине, собрал устройство, которое при установке его вместо бензинового мотора смогло сдвинуть автомобиль с места. Мощность агрегата составила 80 л. с.

В течение следующих почти 55 лет технология практически не изменилась. В 1996 году с конвейера сходит первый серийный электрокар, разработка которого была осуществлена компанией General Motors. Однако случилось это не из-за желания автопроизводителя или требований рынка: просто в Калифорнии, где продавались автомобили GM, вышел закон, ужесточающий требования к машинам: новые авто, по мнению авторов законопроекта, вообще не должны были загрязнять окружающую среду. Но довольно скоро он был отменён, поскольку в техническом отношении выполнить его на тот момент не представлялось возможным. General Motors выпускала электроавто в течение 7 лет, но солидными продажами похвастать не могла: за этот период времени было реализовано чуть более 1150 экземпляров модели, которые и по сей день хранятся в частных коллекциях (нераспроданные транспортные средства были пущены под пресс).

На сегодняшний день ведущим популяризатором идеи электромобилей является Илон Маск, купивший компанию Tesla Motors и всерьёз занявшийся её развитием. Серийный электромобиль Tesla Roadster, выпущенный в 2008 году, продавался в течение 4 лет, но из-за слишком высокой стоимости, равной 109000$, доступен он был только очень богатым людям. В 2012 году выходит уже более доступная машина Model S, пережившая впоследствии две модернизации и благоприятно встреченная как экспертами, так и рядовыми автолюбителями.

2015 год был ознаменован выходом Model X: кроссовер отличался большим запасом хода (от 354 до 539 километров в зависимости от модификации и других параметров), превосходной динамикой (до сотни модель способна разогнаться за 3,2 секунды), а также множеством необычных функций, ранее не используемых другими производителями (например, подсветкой салона в такт звучащей музыке и др.).

Производители электродвигателей

Большинство самодельных электромобилей сконструировано с применением коллекторного двигателя. Это объясняется доступностью, низкой ценой и простым обслуживанием.

Видным производителем линейки данных моторов является немецкая компания Perm-Motor. Ее продукция способна к рекуперативному торможению в генераторном режиме. Она активно используется для оснащения скутеров, моторных лодок, легковых автомобилей, электроподъёмных устройств. Если двигатели Perm-Motor устанавливали в каждый электромобиль, цена их была бы значительно ниже. Сейчас они стоят в пределах 5-7 тыс. евро.Популярным производителем является компания Etek, которая занимается производством безщеточных и щеточных коллекторных двигателей. Как правило, это трехфазные моторы, работающие на постоянных магнитах. Основные преимущества установок:

  • точность управления;
  • легкость организации рекуперации;
  • высокая надежность за счет простой конструкции.

Завершает список производителей завод из США Advanced DC Motors, выпускающий коллекторные электромоторы. Некоторые модели обладают исключительной особенностью — они имеют второй шпиндель, что можно использовать для подключения на автомобиль-электромобиль дополнительного электрооборудования.

Зарядные станции


Как уже говорилось выше, в странах СНГ сети зарядных станций только начинают развиваться и покрывают только города. Однако при выезде за город найти такие точки крайне сложно.

И даже в более развитых европейских странах инфраструктура электрозаправочных станций все еще не достаточно развита. При этом европейские государства активно работают над решением этой проблемы, чего, к сожалению, нельзя сказать о странах СНГ.

Конечно, крупные города уже обустраиваются подобными станциями, но не достаточно активно. Поэтому при выезде на электромобиле следует детально продумать маршрут, на котором должны встречаться нужные заправки.

Кроме этого стоит отметить, что они могут отличаться по скорости зарядки, по типу тока (постоянный или переменный), по доступным разъемам и так далее.

Достоинства электромобилей Тесла

1. Заправка электроэнергией более выгодна, чем заправка горючим

Причём выгода весьма существенная и для полного понимания этого обстоятельства, мы проведём некоторые не сложные расчёты.

Возьмём за пример самые мощные аккумуляторы, которые можно встретить на электромашинах Тесла — 100 кВт⋅ч. Такой девайс будет обеспечивать запас хода приблизительно около 500 километров. В Москве стоимость 1 кВт⋅ч составляет около 6 руб. Для заправки нашей 100-киловаттной Теслы понадобится всего 600 руб.: 100×6=600. Делим сумму 600 руб. на пробег 500 км и получаем стоимость 1,2 руб. за 1 км пробега.

А как обстоят дела с бензином? Здесь мы возьмём за пример автомобиль массового производства — Lada Granta, потребляющий 7 л горючего на 100 км пути. При приблизительной стоимости бензина в Москве 43 рубля за литр, на сто километров дороги придётся потратить около трёх сотен рублей: 300/100=3 руб. на 1 км. В общем-то, практически такое же соотношение можно наблюдать по всему земному шару.

Все эти расчёты говорят о том, что заправка транспортного средства электрической энергией обойдётся почти в три раза дешевле, чем если расходовать бензин.

2. Экологическая чистота

Электрокары превосходят машины оборудованные ДВС не только технически, они ещё и окружающую среду не загрязняют. Для человека атмосфера вздобренная вредными выбросами не проходит бесследно: дают о себе знать самые различные заболевания, которые больше всего угрожают гражданам проживающим в мегаполисах. Электромобили в этом плане не наносят никакого вреда — у них просто нет выхлопа. В некоторых странах, в борьбе за чистоту экологии, правительство освобождает владельцев электрических автомобилей от уплаты транспортного налога.

Видео работы авто

https://youtube.com/watch?v=9lpuiuwYOwg

   В перспективе есть идея увеличить скорость авто путем установки двух аккумуляторов на 12 В. Но так как не понятно по какой логике включать добавочный АКБ, созрела идея сделать эмулятор скоростей, по типу коробка автомат, на потребление движков поставить датчик тока и переключать пределы регулирования пульта м\у скоростями, попутно контролируя “жизнь” движков, поскольку на 24 В под большой нагрузкой они долго не протянут. Правда потребуется введения датчика скорости в ходовой редуктор. Введение датчика позволит также сделать действительно плавный тормоз, путем управляемого замыкания движков на полевой транзистор с хорошим охлаждением. А работу выше 12 В строго по амперметру то есть если ток потребления моторов не большой, то постепенно наращивать до заданного ограничения по току. Нужно будет еще хорошо логику продумать. По ходу возможностей одного контроллера AtMega не хватит на все функции. Нечто подобное реализовано в корейском авто Henes. Продолжение следует… С вами был Tygra.

Что такое электромобиль

Прежде чем переходить к вопросам построения электрокара, следует понять, что это вообще такое. Электромобиль – это тот же автомобиль, но в движение его приводит электрический привод, а вместо бака для жидкого топлива в электрокарах установлены батареи, которые питают электрический мотор.

Но это лишь поверхностное представление. Ведь для работы электропривода используются соответствующие контроллеры и драйверы. Для регулировки заряда/разряда батареи также используются контроллеры. Также изменения касаются и самой конструкции кузова, шасси и многих других частей автомобиля.

«Разгоняется как малолитражка»

Итог всех двухлетних мучений: бесшумный электрический Сitroen AX, развивающий максимальную скорость 115 км/ч и способный проезжать около 130 километров на одной зарядке. Сергей уже наездил на «самоделке» несколько тысяч километров, поэтому уже успел избавиться от «зарядкофобии»: ему вполне хватает автономности электрокара, чтобы ежедневно перемещаться по маршруту «дом-работа-гараж-дом». Где заряжается?

— Из окна своей «высотки» я удлинитель не выкидываю, — смеется Сергей, — заряжаюсь либо в гараже, либо на работе. От обычной розетки на 220 вольт я могу полностью зарядить батарею за 6 часов. Если надо быстрее, то процесс можно ускорить — тогда все займет примерно два часа. Если бы был доступ на 380 вольт, то управиться можно было бы и за час с небольшим. Но мой график позволяет спокойно заряжать машину полдня, пока я на работе или ковыряюсь в гараже.

При старте маленький Citroen приседает на задние колеса и бодро уносится с места под шуршание шин

— Всех интересует, за сколько мой электро-Citroen разгоняется до «сотни», но я отвечаю так: до 60 км/ч — за 5 секунд. То есть на уровне обычной малолитражки. Дальше динамика резко ухудшается, но для меня это не принципиально. Если бы речь шла о рекордах и имелся соответствующий бюджет, я бы сделал машину с совершенно другими характеристиками — благо опыт уже есть, да и рынок комплектующих постоянно развивается.

Однако, по словам Сергея, когда любопытствующие узнают, что весь проект обошелся в 6 тысяч рублей, крутят пальцем у виска: мол, я на эти деньги буду на своем дизельке 10 лет ездить…

— Пусть ездят, — не унывает Сергей, — у меня себестоимость 100 километров пробега составляет условно 1 рубль. Сколько стоят те же 100 километров даже у экономичной дизельной машины? В условном городском цикле — скажем, 8 рублей. Умножаем на среднегодовые 30 тысяч километров — получаем почти две с половиной тысячи в год только на топливо. Плюс ТО с заменой фильтра, масла, свечей. Ну и надеемся, что мотор не забарахлит, не потребует денег на ремонт. Итого — за несколько лет электрокар окупится полностью, даже если я сделаю его более мощным и скоростным.

Что тут скажешь? Действительно, у электрокаров есть свои минусы, главным из которых является небольшой пробег на одной зарядке. Ну и цена вопроса, конечно, пока тоже смущает: отдать 9−10 тысяч долларов за подержанный Nissan Leaf или в два раза больше за какой-то другой электрокар не каждый решится. Опять же с зарядными станциями сплошная беда: мало того что их фактически нет, так еще и половина официально открывшихся либо не работают, либо недоступны всем желающим.

Однако Сергей доказал, что электрокар — это не только выгодно и удобно для городской эксплуатации, но и доступнее, чем кажется. Да, не у каждого есть такое стремление к творчеству, но, как видите, и «на коленке» можно сделать полноценный электромобиль, даже с относительно небольшим бюджетом. И пусть пока электрический Citroen AX не сильно впечатляет характеристиками, у Сергея уже много планов на будущее — более мощные батареи, другой электродвигатель, контроллер… Получается, что можно построить полноценного конкурента Nissan Leaf своими руками?

— Построить можно все, — грустно смотрит на Citroen Сергей. — Было бы желание. Ну и бюджет, конечно…

АККУМУЛЯТОР

Электромобили уже имели триумф сто лет назад, в первые десятилетия 20 века, но в тех электромобилях использовались намного более тяжелые и менее мощные аккумуляторы и им не доставало сегодняшних компьютерных систем управления и современных технологий безопасности.

Отличительной чертой новых электромобилей являются их «Системы аккумулирования энергии»( “Energy Storage Systems” ESS)- литий-ионные аккумуляторы.

Tesla Motors представила концепт модели Roadster 2008 за 100 000$, который доказывал правильность выбора в пользу литий-ионных батарей. В нем использовалось почти 7000 частиц, собранных в модули.

Другие автопроизводители, подстраивают литий-ионные аккумуляторы под себя, но сейчас, в общей сложности, все они используют энергию литий-ионных аккумуляторов.

Скорость зарядки таких батарей зависит от того, сколько накопленной энергии киловатт-часов имеет блок, насколько мощное бортовое зарядное устройство и от того, какое количество энергии поступает из сети, к которой подключен автомобиль.
Кроме того, у всех электромобилей есть рекуперативное торможение, которое захватывает энергию при торможении и направляет ее назад в аккумулятор. К сожалению, энергии, которая вернулась, недостаточно для того, чтобы привести автомобиль в движение, а значит ( несмотря на некоторые слухи), нет такого электромобиля, который бы работал по принципу «вечного двигателя».

Поэтому для подзарядки электромобиль можно подключить к стандартной американской 120-вольтной сети или же любой другой электросети в мире, но это самый медленный способ. Даже подзарядка среднеразмерной 16 кВт-ной батареи Mitsubishi i-MiEV может занимать до 20 часов. Полностью разряженная батарея Model S мощностью 85 кВт будет заряжаться несколько дней, если подключить ее к обычной электросети.

Таким образом, пока некоторые довольствуются 120 вольтами, есть простое приспособление с причудливым названием «Electric Vehicle Supply Equipment» на 240 вольт. Такие блоки варьируются в цене от нескольких сотен долларов до нескольких тысяч, отличаются они силой тока, тем самым меняя фактическую мощность и скорость зарядки.

И все же зарядка от домашней электросети переменного тока не так проста, как кажется, даже если вы нашли самый мощный EVSE который только есть в продаже.

Производители установили максимальный порог мощности, которую может принимать электромобиль, и этим препятствием является бортовое зарядное устройство, через которое, как через соломинку, электромобиль пытается «всасывать» энергию.

Помимо этого, в случае необходимости, есть общественные быстрые зарядные станции DC, мощностью обычно 480 вольт, хотя специальная зарядная станция Tesla Supercharger более эффективна- она может восполнить 80% заряда всего за 20 минут. Некоторые электромобили могут принимать DC (Direct Current-«постоянный ток») и обойти переход от 120 вольт на 240, которые также известны как уровень 1 и уровень 2.

В батарею также встроено программное обеспечение Battery Management System (BMS), которое контролирует расход энергии и зарядку. Литий-ионные аккумуляторы нуждаются в такой программе, и именно она не позволила еще ни одной батарее быстро израсходовать весь свой потенциал.

С одной стороны, система предотвращает полный разряд частиц, с другой стороны переизбыток энергии. Цель состоит в том, чтобы создать максимальный срок годности (намного больше, чем у батареи в ноутбуке и не меньше, чем продолжительность жизни двигателя внутреннего сгорания, хотя некоторый процент сохранения энергии со временем будет утрачиваться).

Инженеры консервативных взглядов могут утверждать, что аккумулятор имеет определенное количество энергии, которое может поступать до тех пор, пока батарея не разрядится полностью. На самом деле, если заряд электромобиля уже на нуле, то у него все еще достаточно энергии, чтобы управлять автомобилем, но это обязательно скажется не его долговечности.

Для лучшей работы аккумуляторам, также как и людям нужно поддержание постоянной оптимальной температуры. Конечно, они смогут работать как жарким летом, так и холодной зимой, но запас хода от этого немного ухудшится. Кроме того, производители могут охладить или подогреть устройства для регулировки температуры. Считается, что лучше, или по крайней мере, дешевле, использовать жидкое охлаждение, но некоторые транспортные средства обходятся и без него.

Рекомендации

Основной причиной отличия возможного пробега от заявленного является вредная привычка, принесенная с обычных автомобилей. Манера езды подгазовывая, когда вы двигаясь по городу нажимаешь на газ и после сразу отпускаешь, вместо плавной размеренной езды.

При движении электрическая энергия постоянно перетекает между батареей и электромотором. Нажал на педаль газа, энергия пошла к мотору, отпустил, пошла от мотора в батарею. Но из-за того, что мотор потребляет и вырабатывает переменный ток, а в батарее он постоянный, в обоих режимах идёт преобразование. При этом часть её теряется и вот из-за таких потерь при частом переключении режимов, батарея может потерять до 50% запасённой энергии.

Подведём итоги:

  • не большая стоимость 100км пробега, это пока не актуально, т.к. стоимость самих электромобилей высока для среднего сегмента;
  • автомобиль необходимо хранить только в теплом гараже;
  • при долгой стоянке на морозе прогревать желательно от сети;
  • зарядка от обычной розетки длиться более суток и требует заземления;
  • моментальный прогрев или охлаждение салона по таймеру;
  • хорошая управляемость в любую погоду.

Запас хода постоянно увеличивается, что позволяет комфортно себя чувствовать на всём пути. Конечно не стоит ожидать заявленных километров, если вы очень любите прокатиться с ветерком и агрессивное вождение. А оно приносит удовольствие, ведь динамика и ощущения немного другие нежели в обычных автомобилях.

В общем нет ни чего страшного в электромобилях, необходима только инфраструктура, которая скоро определённо появится. Но и без нее для эксплуатации по городу достаточно будет обычного гаража.