В свете современных тенденций развития «зеленого» транспорта, практически все ведущие автопроизводители занимаются разработкой и выпуском электромобилей. По сути, это такая же легковая машина с комфортабельным салоном, развивающая приличную скорость. В отличие от автомобилей, работающих за счет двигателя внутреннего сгорания, электромобиль приводится в движение одним или несколькими электродвигателями. Они работают за счет независимых энергоисточников, обычно аккумуляторов, конденсаторов, топливных элементов. Новые модели электромобилей полностью соответствуют стандартам и отвечают потребностям водителей. О том, как работает электромобиль, рассказывается в этой статье.
Сразу уточним, что не будем рассматривать электрокары-погрузчики, троллейбусы и трамваи в качестве электромобилей. Это другие транспортные средства, которые приводятся в движение с помощью передачи тока от электрического источника. Электромобиль – это транспортное средство, имеющее химический автономный источник энергии. Электромобили реализуются в различных вариантах, каждый из которых имеет свои технические характеристики.
Это самая первая разновидность, впервые разработанная еще в позапрошлом веке. В конце 19 века была разработана модель, работающая на батареях (аккумуляторах). Ее активно использовали в Германии до Второй мировой войны, и в Великобритании, начиная с 1947 года. В то время аккумуляторные машины не пользовались особой популярностью из-за малой мощности и быстрой разрядки батареи.
Технические характеристики полностью зависят от мощности аккумуляторных батарей и наоборот. Чем больше габариты электромобиля, тем массивнее должны быть батареи. К аккумуляторным электромобилям можно отнести электрокары, электроколяски для инвалидов и пожилых людей. В производстве применяются:
литиевые аккумуляторы;
металл-воздушные аккумуляторы;
литий-серные;
алюминий-ионные.
Теоретически зарядки одного аккумулятора должно хватить на несколько десятков км пробега, но все зависит от габаритов электромобиля и нагрузки на батарею. Сегодня в европейских странах рядом с бензозаправками обязательно устанавливают зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей. Этот транспорт не является экологически чистым на 100%. Бывшие в употреблении аккумуляторы содержат массу вредных соединений, способных отравлять окружающую среду. Поэтому существуют специальные фирмы, которые занимаются утилизацией б/у аккумуляторов. Каждый владелец предупреждается об этом при оформлении покупки.
К ним относятся электрифицированные автомобили, имеющие двигатель внутреннего сгорания и встроенный аккумулятор. Гибриды могут двигаться за счет электроэнергии, но по современным меркам на крайне короткое расстояние, но в основном они передвигаются за счет двигателя внутреннего сгорания. Об их экологичности трудно говорить однозначно. С одной стороны, они могут переключаться на электропитание и ездить на аккумуляторе. С другой стороны, тот же аккумулятор не обязательно подзаряжается от электросети. Он может заряжаться (в большинстве моделях так и есть) от работы двигателя внутреннего сгорания, как и вся остальная сеть автомобиля.
Это настоящая находка для жителей мегаполисов, где можно часами стоять в пробках, передвигаясь медленно и с частыми остановками. В плагин-гибридах установлены более мощные аккумуляторы, способные увезти водителя и его пассажиров на большие расстояния. Обычно заряда аккумулятора плагин-гибрида хватает на 10-35 км. В отличие от гибридов, подзарядка производится от сети. Эти электромобили более экологичны, чем их предшественники. При езде по городским дорогам с оживленным движением, массой перекрестков и светофоров, владельцы включают электрорежим. Тем самым они снижают выброс выхлопных газов при движении в пробке, тратя меньше топлива.
К типу гибридных автомобилей относится REEV. Это полноценный электромобиль, способный ехать только на электротяге, пока не закончится заряд. Только после этого включается двигатель внутреннего сгорания, который работает не на крутящий момент, а на выработку энергии для аккумулятора. С гибридами, возможно, проще сохранять окружающую среду, но их обслуживание встает владельцам в копеечку. Далеко не все автосервисы могут провести полноценный осмотр ДВС и электродвигателя. В гибридах это желательно делать в одном месте. Диагностика и обслуживание может стать лишней головной болью для владельцев гибридов, живущих в глухой провинции.
Эти модели работают исключительно от электромотора. Питание исходит от аккумуляторов. Они просты в обслуживании, не имеют деталей, характерных двигателям внутреннего сгорания, требующих дополнительной смазки, замены и ремонта. Они бесшумны, быстро набирают скорость, не нуждаются в заправке традиционным автомобильным топливом. Сегодня такие электромобили по внешнему виду совсем не уступают автомобилям премиум-класса. Может быть, они немного меньшего размера, но салон такой же комфортабельный, а ход транспорта также быстр.
Самый актуальный проект тысячелетия – это разработка транспортных средств, работающих на солнечных батареях. Автомобилестроение также не осталось в стороне. Быстрый и маневренный солнцемобиль – это мечта многих конструкторов. К сожалению, пока все модели данной категории обладают низким коэффициентом полезной деятельности. Они маломощные и очень дорогостоящие. Чтобы поднять их уровень КПД, конструкторы комбинируют разные источники питания. Так, например, солнцемобиль, дополнительно оснащенный ветровой установкой, способен развивать скорость до 120 км/ч.
Строительство электромобилей, работающих на солнечных батареях, находится в самом начале своего пути. Поддерживая конструкторов-любителей, правительства разных стран проводят ралли с участием таких транспортных средств. Самое известное из них проводится в Австралии и называется «Всемирный солнечный вызов».
Принцип работы электромобиля элементарно прост. В основе главной движущей силы выступает электродвигатель. Он работает по принципу электромагнитной индукции и преобразует электрическую энергию в механическую. В этом и состоит главное отличие. Именно мотор работает не на жидком топливе, а на генерируемой электроэнергии.
Мотор состоит из ротора и статора. Магнитное поле в статоре оказывает влияние на обмотку ротора, заставляя его вращаться. Таким образом электроэнергия преобразуется в механическую энергию вращения. Полученная энергия используется для движения транспортного средства. Скорость движения прямо пропорциональна частоте тока и количеству установленных магнитных полюсов.
Автопроизводители используют следующие виды электродвигателей:
устройства переменного тока бывают асихронными, когда скорость магнитного поля выше скорости вращения ротора (применяется в Volt от Chevrolet), и синхронного, когда частоты вращения магнитного поля и ротора совпадают (применяется в i-MiEV от Mitsubishi);
устройства постоянного тока;
комбинированные устройства.
Электродвигатели обладают следующими преимуществами:
высокий КПД (до 95%);
малый вес и компактность;
простота эксплуатации и ремонта;
экологическая чистота;
быстрый разгон до набора максимальной скорости;
не требует прогрева двигателя;
работает практически бесшумно;
отсутствие коробки передач.
Из недостатков еще раз стоит отметить потребность в подзарядке аккумуляторов и обязательное наличие запасной батареи. Также на рынке представлен не очень широкий ассортимент, по сравнению с выбором автомобилей. К тому же самая простенькая модель электромобиля может достигать цены автомобиля первого класса. Дороговизна моделей, комплектующий, аккумуляторов, а также нехватка заправок, где можно зарядить машину, делает электромобиль не очень выгодной с экономической точки зрения покупкой.
Несмотря на все недостатки, мировой автопром с каждым годом выпускает все большее количество гибридов и электромобилей. У сравнительно экологически чистого транспорта появились свои рейтинги, составленные по откликам владельцев. На сегодня наибольшую популярность имеют:
Tesla model S – люксовый комфортный седан был впервые представлен в 2009 году. С 2012 года запущен в массовое производство. Может проехать на одном заряде 500 км, развивает скорость до 210 км/ч. Время разгона до 100 км/ч составляет 4,4 сек. Производитель дает гарантию на аккумулятор в течение 8 лет. Время для полной подзарядки составляет 15 часов.
Tesla Roadster 3.0 – спортивный электромобиль, представленный компанией в 2014 году. Максимальная скорость 250 км/ч, время разгона составляет 4 секунды. Может пройти 640 км без подзарядки. Гарантия на аккумулятор – 8 лет. Батарея полностью заряжается за 4 часа.
Toyota RAV4 EV – японский внедорожник на электрическом ходу. Он был создан на основе бензинового прототипа и впервые представлен публике в 2010 году. Через два года в США началось серийное производство модели. Всю электрическую начинку (электродвигатель, аккумуляторы, электронику) производят в компании Tesla Motors. По этой причине руководство Тойтота хочет приостановить выпуск этой модели и запустить полностью свое производство на основе другого, разработанного брендом, внедорожника.
Volkswagen E-Golf – самый популярный электромобиль, выпущенный на территории Старого света. Немецкий производитель создал комфортабельный хэтчбек на основе полной копии бензинового прототипа. Модель запущена в производство в 2014 году. Развивает скорость до 140 км/ч, может проехать без подзарядки 190 км. Батарея полностью заряжается в течение 8 часов.
Volvo C30 Electric – шведский концерт представил трехдверный электрический хэтчбек в 2010 году. Презентация состоялась на выставке в американском Детройте. Из всего модельного ряда Вольво – это самая маленькая машина. Может проехать без подзарядки 150 км. Развивает максимальную скорость до 130 км/ч. Батарея полностью заряжается в течение 8 часов.
Mercedes-Benz B-class Electric Drive – немецкий мировой лидер автопрома представил свою модель электромобиля в 2014 году. Это компактный минивэн, рассчитанный на пять посадочных мест. Стильный и скоростной электромобиль обладает характеристиками, соответствующими всем моделям бренда. Заряда аккумулятора хватит на 200 км пути. Максимальная скорость 160 км/ч, для полного заряда аккумулятора достаточно 4-х часов.
Kia Soul EV – «кореец» с кузовом хэтчбек был представлен в 2014 году. Его отличительной чертой считается встроенная генерация звука работающего мотора. Все электромобили ездят практически бесшумно. Поэтому корейские производители придумали, как обеспечить максимальную безопасность пешеходам. Электромобиль может ехать без подзарядки 160 км со скоростью 150 км/ч. Аккумулятор будет полностью заряжен в течение суток.
Кроме вышеперечисленных компаний производством электромобилей занимаются Ниссан, БМВ, Шевроле и другие мировые автогиганты. Даже ГАЗ выпустил свою модель, ласково назвав ее «Лужок». Это электробус, предназначенный для перевозки 30 пассажиров. Считается, что за электромобилями будущее. Производство автомобилей сокращается (за прошлый год на 21%), а инвестиции в разработку электромобилей растут.
