Як влаштований електромобіль? Принцип дії і історія виникнення «зеленого» транспорту

электромобиль

Електромобіль відрізняється від звичного транспорту з ДВЗ тим, що пересувається завдяки роботі електродвигуна, який отримує енергію від акумулятора. У цьому матеріалі ми познайомимо читача з основною термінологією в галузі екотранспорту XXI століття.

Короткий екскурс в історію електромобілів

Винахідник електрокара зовсім не Ілон Маск, як багато хто думає. Перші транспортні засоби з електроприводом з’явилися ще в першій половині XIX століття — джерелом енергії в них були одноразові батареї. За першість конкурують Англія і Угорщина, але пристрої не були запатентовані.

Перша зафіксована дата — 1884 рік, в якому Томас Паркер продемонстрував британській публіці електроавтомобіль з акумуляторами. Паралельно еволюціонували і бензинові двигуни, проте перший автопробіг по Америці в 1895 році виграв саме електрокар.

Электромобиль Томаса Паркера
Електромобіль Томаса Паркера

Ніхто тоді, зрозуміло, не замислювався про шкоду ДВЗ для екології. Однак бензин переміг через недосконалість джерел електроенергії — акумуляторів. Їх заряду вистачало на десятки кілометрів пробігу, а повний бак міг забезпечити сотні. Та й заправити машину з бензиновим або дизельним двигуном можливо за хвилини, а для зарядки акумуляторів було потрібно багато годин.

Ці недоліки електроприводу подолані тільки недавно, і сьогодні електромобілі починають впевнено конкурувати з транспортними засобами з ДВЗ — і конкурувати цілком успішно, а для того щоб читачеві було зрозуміліше, чому так відбувається, ми підготували невелику порівняльну табличку:

Специфіка Електромобіль Автомобіль з ДВЗ
Забруднення навколишнього середовища вихлопними газами при експлуатації Ні Так
Вартість 100 км пробігу, руб  51,52 336,38
ККД 90–95 % 25–50 %

Як влаштований електромобіль

Основні елементи електромобіля ті ж, що і у звичайного автомобіля з ДВЗ:

  1. Силова установка.
  2. Електрообладнання.
  3. Кузов.

Різниця помітна з першого погляду — в списку відсутня паливна система. Розглянемо складові електромобіля докладніше.

Как устроен электромобиль

Двигун електромобіля

Електродвигун в порівнянні з автомобільним ДВЗ надзвичайно простий. У ньому відсутні поршні, камери згоряння, колінвал, системи запалювання, подачі палива і масла, водяного охолодження. Кількість деталей, що труться зведено до мінімуму, практично залишилися тільки підшипники, на яких обертається ротор, і простий одноступінчатий редуктор. Механічна енергія не витрачається на тертя, що різко підвищує ККД. Не менш важлива складова економії — можливість рекуперації, тобто повернення електроенергії в акумулятор при русі «під гірку». ДВЗ повернути в бак паливо не здатний.

Якщо порівнювати електродвигун з двигуном внутрішнього згоряння, то другий дає максимальний крутний момент у вузькому діапазоні числа обертів, а для входу в номінальний режим його доводиться «розкручувати». На відміну від нього, крутний момент електродвигуна регулюється в набагато більш широких межах і досягається помітно швидше. Отже, динаміка електрокара завжди краще, ніж у звичайного автомобіля.

У екарс використовуються наступні типи електродвигунів:

  1. Постійного струму.
  2. Змінного струму. Синхронні та асинхронні.
  3. Універсальні, що працюють і від постійного, і від змінного струму.

Крім того, двигуни змінного струму підрозділяються по числу фаз від однієї до трьох. Необхідні параметри напруги живлення створюються і регулюються електронним інвертором, що перетворює постійну напругу акумуляторів в змінну.

Класичні конструкції доповнилися так званим мотор-колесом. Тобто в кожне колесо вмонтований власний електродвигун з системою управління. ККД подібних систем досягає 92%.

Акумулятори електромобіля

Технічні характеристики електромобіля в значній мірі визначаються його батареями.

Літій-іонні акумулятори

Це класичний і поки що найпоширеніший вид накопичувачів енергії, що застосовуються в електрокарах. Їх переваги:

  1. Висока щільність накопиченої енергії.
  2. Висока напруга на виході.
  3. Не менше 1000 циклів зарядки за 10 років.
  4. Відсутність «ефекту пам’яті», через який доводиться батареї інших типів періодично примусово розряджати до нуля.

Недоліки:

  1. Висока вартість.
  2. Вузький температурний діапазон роботи (від -20 до +50 °C).
  3. Велика небезпека вибуху при аваріях.
Литий-ионные аккумуляторы
Літій-іонні акумулятори

Алюміній-іонні батареї

Введення алюмінію в конструкцію акумулятора різко знижує небезпеку вибуху і здешевлює виробництво. Новітні експериментальні батареї подібного типу, розроблені в Китаї, витримують до 250 тисяч циклів перезарядки. Але в серійні електрокари їх ще не встановлюють.

Літієво-сірчані акумулятори

Подібні батареї дешевші і більш ємкі, ніж літій-іонні. І діапазон робочих температур у них ширше. Але є і істотний недолік — всього кілька десятків циклів перезарядки. Однак в 2020 році австралійська компанія Brighsun New Energy почала випуск літій-сірчаних акумуляторів підвищеної ємності, розрахованих на 1700 перезаряджень. Пробіг оснащеного ними електромобіля досягне 2 000 км. Дана технологія обіцяє революцію в конструкції всіх пристроїв інтернету речей, перш за все екарс. Цей тип акумуляторів сьогодні найперспективніший.

Литиево-серные аккумуляторы
Літієво-сірчані акумулятори

Інвертори електромобілів

Електронний інвертор перетворює постійну напругу акумуляторів в змінну з потрібними параметрами для живлення електродвигунів. Більшість батарей сьогодні видають напругу до 300 вольт, але позначилася тенденція до його збільшення. Додаткова функція інвертора — формування постійної напруги 12 вольт для живлення бортової мережі, до якої підключаються всілякі автомобільні гаджети: навігатор, медіапрогравач, кондиціонер, обігрівач, камери стеження за дорогою, що замінюють дзеркала і служать для безпілотного режиму руху.

Зарядка акумуляторів

Можливість «заправитися» від домашньої розетки — одночасно і перевага, і недолік електромобіля. Побутова електромережа не здатна забезпечити струм, необхідний для швидкої зарядки, існує реальна небезпека пожежі. Проте в комплект кожного електромобіля входить кабель з вбудованим обмежувачем струму для підключення до звичайної розетки, хоча процес і займає декілька годин.

электромобиль

Сьогодні ця можливість збережена в конструкції електрокарів в основному як аварійний варіант, для того щоб доїхати до найближчої стаціонарної заправки і відновити працездатність акумулятора за кілька хвилин. Через роз’єм для зарядного пристрою заправної станції з’єднатися з побутовою мережею неможливо.

Кузов і салон електромобіля

За зовнішнім виглядом складно відрізнити електрокар від автомобіля з ДВЗ. У них ті ж стрімкі, але елегантні обводи, великі вікна і світлодіодні фари. Але салон разюче відрізняється. Він помітно просторіший, адже всередині кузова немає громіздкого двигуна, коробки передач і бензобака. Акумулятори розташовуються під днищем, електродвигун — на задній підвісці або безпосередньо вмонтований в колеса.

Процес управління максимально автоматизований. Замість звичної приладової дошки — екран з необхідною інформацією, картою навігатора і картинкою з тилових камер. Перемикача швидкостей немає, ключа запалювання теж. При замовленні нової машини власник отримує особистий акаунт, який вписується в електронну карту або смартфон. Електрокар вмикається при наближенні до нього.

электромобиль

Підсумки

У містах основним джерелом забруднення повітря є автомобілі з ДВЗ. Єдиною альтернативою їм, порівнянною за можливостями і технічними характеристиками, сьогодні є електромобілі. До недавнього часу їх ціна і вартість експлуатації були занадто великими, але останні винаходи в області накопичувачів електроенергії починають повільно, але вірно міняти баланс в сторону електромобілів. Виробництво електрокарів безперервно зростає, незважаючи на економічну кризу. Є впевненість в тому, що вони — транспорт майбутнього.

Хочете завжди бути в курсі новинок на ринку електромобілів для дітей і дорослих? Заходьте на сайт або наш канал в «Телеграм». Там завжди багато цікавої та актуальної інформації.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
E-CARS.TECH
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: