Основные характеристики электромобилей BEV
Кратко и понятно разберем параметры, на которые нужно обращать внимание при выборе электрокара.
Мощность. Этот параметр указывают в киловаттах и лошадиных силах. Как правило, в технических характеристиках прописано максимальное значение, которое двигатель способен показывать в течение очень короткого промежутка времени. Но чем выше максимум, тем выше и средний показатель мощности (чаще всего для целей налогообложения используется понятие 30-минутной мощности).
Крутящий момент. От этого показателя зависит интенсивность разгона автомобиля. Измеряется момент в ньютон-метрах (Н·м). В отличие от двигателей с ДВС электромоторы способны сразу же выдавать максимальный крутящий момент. Это позволяет электрокарам разгоняться значительно быстрее.
Емкость батареи. Аккумулятор обеспечивает энергией электродвигатель и все остальные системы машины. Чем больше его емкость, тем дольше авто сможет проехать без подзарядки. Измеряется этот показатель в киловатт-часах (кВт·ч). Как правило, в рамках одной модели емкость может быть разной в зависимости от комплектации. Например, в
Geely EX5 предлагаются батареи 49,5 кВт·ч или 60,2 кВт·ч.
Время зарядки. Чтобы пользоваться электромобилем было удобно, он должен заряжаться достаточно быстро. На то, сколько времени занимает этот процесс, влияет сразу несколько факторов. Во-первых, температура воздуха: в жару и холод эффективность зарядки снижается. Во-вторых, мощность тока: на так называемых быстрых станциях работают установки, которые могут обеспечить полный заряд за 40-60 минут, а 80-процентный — менее чем за 20. При использовании бытовой сети переменного тока время вырастает и может доходить до 24 часов. В-третьих, состояние батареи: старые или полностью разряженные батареи заряжаются медленнее. Обычно в технических характеристиках указывают минимальное время зарядки с помощью самой мощной станции.
Запас хода. Сколько автомобиль может проехать на одном полном заряде батареи. Показатель измеряется в километрах. Как и с бензиновыми двигателями, существует несколько стандартов измерения запаса хода. Каждый из них предполагает тесты в разных режимах движения. Как правило, в реальности этот показатель оказывается меньше, потому что на автомобиль действуют различные внешние факторы, которые невозможно воспроизвести в лаборатории. Например, автомобиль
Geely EX5 тестировали по циклам WLTP и CLTC (международному и разработанному в Китае). Запас хода у этой модели от 440 до 530 км в зависимости от цикла и емкости батареи.
Как устроены электромобили
Чтобы разобраться в принципе работы электромобиля, рассмотрим его составляющие части, которые складываются в общую схему.
Электромотор. Он получает энергию от батареи и трансформирует ее в механическую энергию вращения вала. В двигателе есть две части: ротор и статор. Первый подвижный, второй — неподвижный. На обеих частях установлены электромагниты, которые ориентированы друг к другу одинаковыми полюсами. Отталкиваясь друг от друга, они раскручивают ротор. Зачастую в электромобилях применяют двигатели переменного тока.
Инвертор. Из аккумулятора выходит постоянный ток, который для питания двигателя нужно преобразовать в переменный. Эту задачу решает инвертор, который передает ток нужной частоты в зависимости от того, как сильно человек нажимает на педаль акселератора.
Аккумуляторная батарея. Она представляет собой структуру с ячейками, объединенными в одну энергосистему. Каждая ячейка — цилиндрическая литий-ионная батарейка, напоминающая по устройству стандартные модели формата AA или AAA. Их можно менять блоками или по одной по мере деградации или выхода из строя в процессе эксплуатации. Существуют и другие подходы к архитектуре батарей, но описанная выше является наиболее распространенной.
Система охлаждения. Когда батарея потребляет или отдает электроэнергию, выделяется большое количество тепла. Необходимо не допускать перегрева, который может привести к возгоранию или взрыву. В некоторых моделях система охлаждения развита до уровня системы терморегулирования, так как она не только понижает температуру батареи, но и подогревает ее в мороз. Принцип работы похож на аналогичный у ДВС (радиатор, расширительный бачок, жидкость, насос, вентилятор), но охлаждению подвергается не мотор, а батарея.
Система рекуперации. Применительно к электромобилям часто используют фразу «управление одной педалью». Это отчасти правда, потому что ускорение и торможение благодаря системе рекуперации (т. е. использованию энергии торможения для подзарядки батареи), можно выполнять в основном педалью акселератора. Когда водитель отпускает педаль акселератора энергия движения преобразуется в электричество и заряжает аккумулятор. При включенной рекуперации достигается оптимальный показатель экономичности, а запас хода приближается к максимальному. Система лучше всего проявляет себя в городе, когда во время движения нужно часто замедляться. На трассе она активируется редко, потому что авто практически постоянно движется с одной скоростью.
Зарядное устройство. Необходимо для контроля заряда батареи, чтобы энергия равномерно распределялась по всем ячейкам, не было перезаряда и перегрева. Данное устройство контролирует процесс заряда как постоянным, так и переменным током. Во втором случае переменный ток преобразуется в постоянный. В зависимости от степени заряженности батареи зарядное устройство контролирует силу тока, чтобы предотвратить повреждение и перегрев батареи.
Трансмиссия. Для достижения высоких показателей крутящего момента в электромобилях не нужны сложные устройства в виде коробки передач. В большинстве моделей установлен простой односкоростной редуктор, который не переключает передачи, а уменьшает скорость и повышает крутящий момент на колесах. У него только два положения — движение вперед и назад.
Преимущества и недостатки электромобилей
Как у любой системы, у электромобиля есть плюсы и минусы. Сравним их с моделями, оснащенными ДВС.
Преимущества
Динамика. Электромобили быстро разгоняются, потому что сразу получают высокий крутящий момент. Они достигают скорости 100 км/ч в среднем на 2-3 секунды быстрее аналогов с ДВС.
Энергоэффективность. КПД у ДВС составляет около 25-40%, а электродвигатель показывает около 88-95%.
Низкий ущерб для окружающей среды. У электромобилей нет вредных выхлопов, поэтому во время эксплуатации они не вредят экологии. Положительный эффект будет ниже, если электростанция, подающая энергию для зарядки, сжигает уголь или нефть. Максимальная чистота достигается в регионах, запитанных от АЭС, ГЭС или электростанций на возобновляемых источниках (солнце, ветер).
Простота конструкции. В электромобилях нет многих сложных систем, которые присутствуют в моделях с ДВС. Благодаря отсутствию большого количества запчастей (масло, фильтры, свечи и пр.) обслуживание становится дешевле, а поломки — реже.
Низкая стоимость владения. Стоимость технического обслуживания электрокаров существенно ниже, чем у машин с ДВС, и зачастую сводится к периодическому осмотру и замене воздушного фильтра салона. Даже тормозные колодки на электрокарах служат многократно дольше из-за использования рекуперативного торможения, не говоря уже про отсутствие необходимости замены моторного масла, воздушного фильтра мотора, топливного фильтра и т. п.
Недостатки
Деградация батареи. С течением времени емкость аккумулятора снижается, из-за этого сокращается запас хода. Однако данный процесс в современных электромобилях протекает значительно медленнее, чем в бытовых приборах (смартфоны и прочие гаджеты), так как в батареях электромобилей используют иные химические элементы, присутствует система контроля и регулирования температуры. Производители электромобилей готовы давать многолетние гарантии на батареи, в том числе и на уровень деградации устройства с течением времени. Например, для Geely EX5 гарантийный период - 8 лет или 150 тысяч км пробега, а расчетный срок службы эквивалентен 1 млн км.
Неразвитая инфраструктура. В России все еще недостаточно зарядных станций, чтобы соответствовать возрастающему спросу на электромобили.
Снижение запаса хода зимой. Производительность батареи зависит от температуры воздуха. В морозы эффективность ее работы снижается. К тому же много энергии уходит на обогрев салона, что уменьшает запас хода. Однако этот недостаток есть не только у электромашин. У автомобилей с ДВС возрастает расход топлива, что тоже приводит к снижению запаса хода. Но у того же Geely EX5 при температуре окружающего воздуха -30 °C емкость батареи снижается всего лишь на 10%.
