Преимущества и недостатки электромобилей

Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota RAV4 — 0,19 кВт·ч на километр. Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19 200 км (т. е. 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 2,7 руб (12 центов) за кВт·ч по дневному тарифу и около 1,50 руб (7 центов) за кВт·ч в ночное время. Таким образом, стоимость эксплуатации электромобиля в России будет существенно ниже, чем в США, поскольку заряжаться он будет скорее всего ночью.
КПД тягового электродвигателя составляет 88 %—95 %.
Существует легенда, что низкий уровень шума электромобилей может создавать проблемы — пешеходы, переходя дорогу, зачастую ориентируются на звук автомобиля. В некоторых странах даже предлагается искусственно повысить уровень шума электромобилей. 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.

Сравнение с ДВС — преимущества
Отсутствие вредных выхлопов в месте нахождения электромобиля.
Высокая экологичность ввиду отсутствия применения нефтяных топлив, антифризов, трансмиссионных и моторных масел, а также фильтров для этих жидкостей.
Простота техобслуживания, большой межсервисный пробег.
Низкая пожаро- и взрывоопасность при аварии.
Простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии, отсутствие необходимости в переключении передач) и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем.
Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства.
Электромобиль — единственный вариант применения на легковом автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии, вырабатываемой АЭС, ГЭС и электростанциями других типов.
Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время.
ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-42 % у ДВС .
Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей и механических передач.
Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения вала двигателя.
Возможность подзарядки аккумуляторов во время рекуперативного торможения и при движении вниз по склонам (при переключении двигателя в режим генератора).
Возможность подзарядки аккумуляторов от энергии солнца (как во время движения, так и во время простоя автомобиля).
Возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов.
Простая возможность реализации полного привода и торможения путем применения схемы «мотор-колесо», что позволяет, помимо прочего, легко реализовать систему одновременного поворота всех четырех колес, вплоть до перпендикулярного положения.
Также как и в автомобилях с ДВС, часть энергии (около 10 %) теряется в коробке передач и других элементах трансмиссии. Для решения этой проблемы в элекромобилях, компания Mitsubishi Motor разработала колесо с встроенным электродвигателем (мотор-колесо). Система получила название Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогичное мотор-колесо разработала Toyota. Прототип автомобиля Toyota Fine-T может поворачивать колёса перпендикулярно оси автомобиля, что позволяет значительно упростить парковку. Возможно также решением данной проблемы будет отказ от коробки передач в пользу обычной цилиндрической передачи, как на локомотивах (КПД около 95 %) или простого карданного вала, как на троллейбусах.
Сравнение с ДВС — недостатки
Аккумулятор электромобиля
Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора — более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, однако из-за патентных ограничений на NiMH-аккумуляторы на электромобилях вынуждены применять свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АКБ увеличилась за XX век в 4 раза (до 40—45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ. Возможно выходом из этой ситуации будет применение топливных элементов, в частности дешевеющих PEM-элементов.
Аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах, а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25 %).
Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий) и кислоты.
Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов, ионисторов и фотоэлементов. Автозарядные станции Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции).
При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети.
Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом.
Малый пробег от одного заряда.
Низкие характеристики используемых батарей
Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч при средних условиях движения (60-90 км/ч, ближний свет фар (фары на светодиодах), без отопления салона, без кондиционера) позволяет электромобилю проехать около 160 км. Использование кондиционера, отопителя салона, движение с частым разгоном/торможением, движение со скоростью более 90-100 км/ч, загрузка электромобиля пассажирами или грузом уменьшают пробег от одного заряда до 2-х раз (до 80 км).
Высокая стоимость литиевых батарей, или высокий вес достаточно ёмких свинцовых батарей. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч стоит порядка 6000-9000 $ (даёт около 160 км пробега). Свинцовые батареи весом порядка 400 кг позволяют иметь пробег всего около 80 км, к тому же свинцовые батареи очень не любят глубокого разряда. Использование большего количества свинцовых батарей приводит к перегрузке электромобиля, а использование литиевых батарей большей ёмкости сильно удорожает электромобиль. Другие типы батарей в электромобилях практически не используются.
Ухудшение характеристик (ёмкости, при заряде и при расходе энергии) батарей на холоде.
Обслуживание автомобиля При использовании двигателя постоянного тока в качестве тягового необходимо тщательное обслуживание (в частности, проверка щёток коллектора) из-за его «капризности».

Наверное, многие удивятся, когда узнают, что история электромобиля берёт своё начало еще с 1830-х годов. Мало кто знает, что первый электромобиль появился почти на полвека раньше, чем первый обычный автомобиль. Мало того, поначалу, на заре автомобилестроения электромобили были даже более распространены, чем бензиновые транспортные средства. Впрочем, это не так уж и удивительно, поскольку устройство электродвигателя намного проще, чем любого вида двигателей внутреннего сгорания.

С чего началась история электромобилей?

Развитие автомобилей на электротяге началось с того, что Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, чем озадачил всех инженеров и изобретателей, которые принялись искать, как же можно его применить на практике.

Под понятием «электромобиль» мы имеем в виду такое транспортное средство, в котором крутящий момент на приводную ось создаёт электричество, получаемое традиционно от химического источника тока, а в современных разработках дополнительно – от солнечного излучения либо от рекуперации кинетической энергии во время торможения.

Венгр Аньос Джедлик в 1828 году приделал электродвигатель к тележке размером со скейтборд. В 1834 году российский изобретатель Б. Якоби создал первый в мире пригодный к практическому применению электродвигатель принципиально новой конструкции (с вращающимся якорем) – он создавал крутящий момент, который было проще преобразовывать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное, которое создавали предшествующие электродвигатели.

Первые пробы создания экипажей, приводимых в движение электромоторами, начались в 1859 году, после изобретения свинцового аккумулятора. Первые попытки создания транспорта на электричестве предпринял известный англичанин Томас Паркер, пытавшийся применить его для локомотивов лондонского метро и трамваев. Позднее он занялся изобретением автономного электрического транспортного средства, не требующего контактных проводов.

Первые электромобили и первые рекорды

Имя первого изобретателя электромобиля точно никто не знает, но известно, что шотландец Роберт Андерсон, американец Томас Девенпорт и англичанин Роберт Девидсон приблизительно в один и тот же период времени представили миру свои электрические конструкции. Эти безлошадиные электрические экипажи отличались огромным весом, малой скоростью передвижения, не превышающей и 4 км/час, и неособенной практичностью. Главная проблема заключалась в отсутствии подзаряжаемых аккумуляторов, которые бы отличались сравнительно небольшими размерами, позволяющими заряжать электромобили. История их развития продолжилась после того, как в 1865 году французом Гастоном Планте был представлен прообраз современного аккумулятора. Позднее (1878 г.) его усовершенствовал Камилл Фор. Подобные аккумуляторы стали наиболее распространёнными и до сих пор используются в транспортных средствах для запуска двигателей.

В США в 1888 году изобрели трёхколёсный электромобиль с 10 свинцово-кислотными аккумуляторами, весящими примерно 40 кг. Конструкция могла развивать скорость до 8 миль в час при мощности двигателя в 0,5 л. с. Пожалуй, её можно было назвать, скорее, трёхколёсным электровелосипедом.

В 1889 году инженер Ипполит Романов создал первый русский электромобиль на две персоны. Он имел передний привод, причём пассажиры также располагались впереди экипажа, в то время как водитель сидел сзади и возвышался над ними на высоком сиденье. Отсек с аккумуляторами находился позади салона, а сами они были легче аналогов, благодаря чему вес автомобиля удалось снизить до 720 кг.

Для сравнения – популярный в те годы «Жанто» (Франция) весил ровно вдвое больше. Он мог разогнаться до 35 км/ч, однако, проехать мог примерно с километр. Каждый двигатель при 1800 оборотах давал мощность 6 л. с.

Чуть позднее, в 1890 году американец У. Моррисон представил публике 6-местный фургон, который мог разгоняться до 23 км/ч.

Первым, кто решился опробовать электрические самодвижущиеся повозки, стал граф Гастон де Шаслу-Лоба – французский автогонщик. Он же и установил первый скоростной рекорд, зарегистрированный официально в 1898 году. Тогда его автомобиль разогнался до невероятных 63 километров в час.

Через 4 месяца этот рекорд был улучшен другой маркой электромобиля «Le Jamais Contende», причём он сразу же перевалил за знаковые 100 км/ч и составил 105 км/ч. Это удалось бельгийцу Камилю Женатци, который управлял экипажем собственной конструкции с обтекающими контурами. Чтобы поставить рекорд, инженер поставил в машину два электромотора, дававшие в сумме 67 л. с.

Новый вид транспорта быстро приглянулся бизнесменам, поэтому уже в 1898 году по улицам Берлина, Лондона, Парижа и Нью-Йорка уже бегали электрические таксомоторы. Их заряжали в специальных комнатах.

Электромобильные гиганты конца XIX – начала XX века

С 1899 года к выпуску электромобилей приступила компания «Woods» из США. Вначале в Чикаго был представлен двухместный автомобиль скромных размеров «Electric Buggy».

А в 1905 году уже можно было полюбоваться роскошным «Woods Victoria», который представлял собой карету, снабжённую парой 2,5-сильных электродвигателей, модель могла разгоняться до 30 км/с.

Ещё через 10 лет был предложен первый гибрид «Dual Power», который разгонялся со старта до 24 км/ч на электрической тяге, а после этого включался 27-сильный бензиновый двигатель, который доводил скорость машины до 56 км/ч. Подобных гибридов, стоящих 2 700 долларов, выпустили порядка 600 штук за три последующих года.

Легендарный Фердинанд Порше также начинал свою карьеру именно с электромобилей. В 1900 году на Парижском автосалоне им была представлена уникальная модель «Lohner-Porsche», на передней оси которого стояла пара электромоторов мощностью 3,5 л. с. каждый. Экипаж был способен разгоняться до 50 км/ч, а ресурс автономного пробега составлял 50 километров.

Позднее Порше специально для британского автогонщика Харта изготовил автомобиль, имевший отдельный электродвигатель в каждом колесе, таким образом, он оказался первым в мире полноприводным автомобилем.

Таланту Порше принадлежит и первый в мире гибридный автомобиль «Semper Vivus», в котором вместо привычных аккумуляторов был установлен 4-цилиндровый бензиновый двигатель, который и вырабатывал электричество.

На рубеже XIX-XX веков скорость и запас хода у электромобилей и машин с бензиновыми двигателями находились примерно на одном уровне. Однако были некоторые сложности с подзарядкой аккумуляторов: их нельзя было просто подключить к розетке, чтобы через несколько часов они оказались заряженными. Поскольку в сети поддерживается переменный ток, то требовался ещё выпрямитель тока – в сеть включался электродвигатель переменного тока, который вращал вал генератора постоянного тока, а уже к последнему и подключались аккумуляторные батареи. Но даже такие технические сложности не помешали быстрому распространению электрических такси, которых к 1910 году по Нью-Йорку бегало уже около 70 тысяч.

Прогресс электромобилей продолжался. Например, в 1900 году на долю электрических автомобилей приходилось 28% всех самодвижущихся транспортных средств. В 1912 году было зарегистрировано 33,8 тысяч новых электромобилей, в то время как бензиновых – только 19,5 тысяч. К подобным объёмам выпуска электромобилей мир смог вернуться только через 100 лет.

Видео об истории создания и развития электромобилей:

Особенно отличилась в производстве электромобилей основанная в 1907 году компания «Detroit Electric». К разработке её моделей приложил свой талант сам Томас Эдисон, он изобрёл никелевую батарею, которая подняла ресурс пробега машины до 80 км без подзарядки. Правда, максимальная скорость авто была невысока – всего 39 км/ч, однако, этого вполне хватало для городских условий. Компания предлагала клиентам несколько кузовов на выбор.

Сам Эдисон разъезжал на купе «Detroit Electric», а следом за ним на подобные же экземпляры сели генерал Эйзенхауэр (ставший позднее президентом США) и сам Джон Рокфеллер. Жена Генри Форда, пренебрегая патриотизмом, некоторое время предпочитала пользоваться этой же маркой.

Позднее, в 1948 году в СССР был построен электромобиль НАМИ-751 с грузоподъёмностью в 1,5 т, который использовали для перевозки почты.

Почему электромобили были лучше бензиновых?

В 80-х годах 19 века начался бум электромобилестроения, вызванный созданием сравнительно лёгких, а главное, достаточно ёмких и подзаряжаемых аккумуляторов. Это время многие называют «золотым веком» электромобилей. В те времена двигатели внутреннего сгорания считались малоперспективными. Средние электромобили тех лет могли развивать скорость до 3 км/час, а одной подзарядки батареи хватало на целый день. К тому же электромоторы заводились практически без проблем, не требовали переключения передач и работали довольно тихо.

Полной противоположностью в то время был автомобиль. Его мотор грохотал, капризничал, выпускал огромные облака гари, которые к тому же имели отвратительный бензиновый запах. Запускались такие автомобили вручную, а для их управления требовалось переключать передачи, поэтому они не пользовались спросом у покупателей в то время.

Первое время электромобили прекрасно конкурировали с двигателями внутреннего сгорания:

  • Работали тише, были мощнее, не отравляли выхлопами воздух.
  • Их эксплуатация также обходилась дешевле.
  • Их было намного проще заводить, ведь бензиновые двигатели той поры заводились с помощью большой заводной рукоятки и приличных усилий.
  • Упрощалось и обслуживание электродвигателей: ни масла не нужно заменять, ни фильтров, ни свечей зажигания – а ведь это приходилось делать самим автомобилистам, поскольку сеть автосервисов тогда ещё не сформировалась.

Электродвигатели с первых же оборотов обеспечивали хорошую тягу, поэтому не требовали многоступенчатой, сложной трансмиссии. Примерно в то же время в Европе и Америке началась массовая электрификация, поэтому даже представители среднего класса могли не испытывать нужду с подзарядкой своих аккумуляторов. Уже в то время предлагалась бесплатная замена аккумуляторов.

Завершение эры электромобилей в XX и воскрешение в XXI веке

В 20-х годах ситуация кардинально поменялась, когда все заметней стал проявляться главный недостаток электромобилей – недостаточный запас хода. В США, Германии и Италии в эти годы массово создавалась сеть автодорог, благодаря которым открылась возможность дальних путешествий. Вот для них больше всего и подходили автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Поэтому их стали больше развивать и совершенствовать: для комфортного запуска появился электрический стартер, двигатели стали работать надёжнее и тише. А благодаря конвейерному способу изготовления удалось значительно понизить себестоимость автомобилей и резко увеличить их производство. Поскольку бензин в те годы стоил очень дёшево, то о его расходе никто не задумывался, тем более никого не волновала окружающая среда.

Фактически стремительно развивающаяся история создания электромобилей завершилась к 1930 году — к этому времени их практически прекратили производить.

До начала 1990 годов о них вовсе не вспоминали, пока не возникла острая проблема, связанная с необходимостью охраны окружающей среды. К тому же стало понятно, что запасы нефти не безграничны. Поэтому некоторые компании начали выпускать электрические транспортные средства. Первый современный серийный автомобиль GM EV1 был выпущен в США в 1996 — 2003 годах.

Ещё один занятный факт – электромобили стали единственными средствами передвижения, которые смогли покинуть Землю и работать на других небесных телах. Все виды советских, американских и китайских луноходов и марсоходов по вполне понятным причинам имеют исключительно электрический привод, а источником энергии для них стали солнечные батареи.

А Вы знали, что история электромобилей такая долгая? Как Вы относитесь к электрокарам? Считаете ли Вы, что за ними будущее? Поделитесь своим мнением .

Общие сведения

Электрокары широко применяются на предприятиях для перевозки грузов внутри цехов (благодаря отсутствию вредных выхлопов), на аэродромах и железнодорожных вокзалах. Большая часть электрокаров отличается компактными габаритами при достаточно высокой грузоподъёмности (от 0,25 до 5 т и более) и часто — колёсами с литыми резиновыми шинами (грузолентами). По конструкции к электрокарам близки электропогрузчики и коммунальные электромобили. В качестве тяговых аккумуляторов используются как кислотные, так и щелочные (никель-кадмиевые).

На электрокарах и электропогрузчиках производства ХХ века (и их аналогах современного выпуска) установлен коллекторный тяговый двигатель, пуск — реостатный, причём на некоторых типах машин регулирование идёт не только за счёт введения реостата, но и за счёт пересоединения секций батареи — при параллельном соединении половин батареи напряжение вдвое ниже, при последовательном соединении напряжение и с ней скорость электрокара возрастают вдвое.

В последнее время большое значение приобрели электротягачи (самоходные электротележки) — тягачи, предназначенные для перевозки грузов в пределах предприятия, для средних дистанций перемещения, с частой сменой прицепных устройств (тележки). Важнейшими характеристиками для электротягача являются величина тягового усилия (до 25 т) и габаритные размеры самой электротележки. Имеются электротележки с управлением рычагом вместо руля и контроллером (3 скорости), масса с батареей 1500 кг, разрешённая нагрузка 1500 кг.

Электротягачи предназначены для буксировки тяжёлых грузов, крупных габаритов и большой длины. Также электротягачи используются для буксировки техники, которая не имеет самостоятельного хода. Электротягачи управляются оператором стоя или сидя, в зависимости от типа работы внутри или снаружи помещения. Большое распространение электротягачи приобрели в автомобильной промышленности.

Расстояния, на которые перемещаются грузы, могут быть разными в зависимости от площади склада, схем размещения складских зон и маршрутов транспортировки. На коротких трассах целесообразно использовать самоходные электротележки, сопровождаемые пешим оператором. При средних расстояниях перевозки и большей интенсивности работ применяют транспортировщики поддонов с платформой или площадкой для оператора. Для перемещения штучных грузов или грузов в прицепных контейнерах применяются электроприводные тягачи и платформенные тележки.

Также большое распространение получили электротележки с неподвижной платформой — предназначенные для перевозки грузов в стеснённых условиях по дорогам с твёрдым покрытием на промышленных предприятиях, складах, базах, портах, железнодорожных станциях и т. п. Среди них есть платформенные электротележки, предназначенные для механизации транспортных работ внутри цехов предприятий и складских помещений, перемещения в межстаночном пространстве, для подвоза грузов непосредственно к рабочим местам, габариты таких электротележек позволяют перемещать их в грузовых лифтах.

Во время работы водитель-оператор стоит на подпружиненной платформе, при этом можно регулировать высоту, что позволяет работать операторам с различным ростом. Удобная боковая рукоятка гарантирует безопасность работы. Платформа оператора является автоматическим выключателем тягача, при покидании — выходе оператора происходит автоматическое торможение. При этом энергия не расходуется зря, а дополнительно заряжает тяговую батарею посредством рекуперации. Обычно электротягачи широко используются на предприятиях, где необходима горизонтальная комплектация грузов (промышленность, аэропорт, железная дорога, почта).

Примечания

  1. 1 2 Электрокары и электропогрузчики. Тройнин Митрофан Фёдорович, Ушаков Николай Степанович — М., Машиностроение, 1967 г. УДК 629.113.65
  2. Внутрискладская транспортировка и перевалка грузов
Электрокар на Викискладе
Грузоподъёмные
Сложные
Простые
Транспортирующие
Подвесного однорельсового транспорта
Напольного транспорта
Погрузочно-разгрузочные
Другие

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.


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.

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.

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.

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%.

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.

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.

Оставьте комментарий