Проблемы электромобилестроения

Еще лет десять-пятнадцать и электромобили завоюют рынок транспортных средств для личного и общего пользования. Страны Евросоюза разрабатывают программы развития атомной энергетики специально под концепцию перевода транспортного цеха на электромобили. Этому способствуют следующие положительные моменты при эксплуатации электромобилей:

• низкая концентрация вредных примесей в отработанных газах (в принципе, их нет вообще);
• малый уровень шума, создаваемый при движении электромобиля, это особенно важно при эксплуатации в городских условиях;
• стоимость электроэнергии, производимой на АЭС значительно ниже других энергоносителей, к тому же ее проще доставить к потребителю;
• уменьшается количество движимых узлов привода, соответственно, увеличивается надежность автомобиля;
• отпадает необходимость применения в конструкции некоторых систем, например, системы охлаждения, трансмиссии, выхлопной системы.

Современные технологии к настоящему времени уже позволяют производить электромобили в неограниченном количестве. Однако это упирается в ряд нерешенных проблем, которых накопилось, пожалуй, больше, чем преимуществ:

• малая емкость тяговых аккумуляторных батарей, следовательно, небольшой пробег без подзаряда;
• большая себестоимость аккумуляторов, их небольшой ресурс;
• большая продолжительность заряда (по сравнению с обычной заправкой топливом);
• неразвитая сеть электрозаправок (в России, прежде всего);
• присутствие опасно высоких напряжений в электрической системе электромобилей;
• экологические проблемы, связанные с утилизацией аккумуляторных батарей;
• высокая стоимость обслуживания и ремонта электромобилей – большинство узлов, в том числе и аккумулятор, ремонтируется агрегатным методом, попросту утилизируется старый, устанавливается новый;
• электродвигатели привода имеют ограниченный невысокий ресурс;
• в суровых российских условиях в холодное время года значительная мощность расходуется на нагрев салона, что еще больше уменьшает пробег без подзаряда;
• применение электромобилей на дальних грузоперевозках практически нереально (есть варианты строительства электрических линий для грузовых электромобилей в Швеции по типу троллейбусов).

Разработчики устраняют эти и другие проблемы, совершенствуя узлы электромобилей, технологии управления, проектируя инфраструктуру электротранспорта.

Электродвигатель

Электропривод – основной движитель электромобиля. От эффективности его работы зависит основные параметры транспортного средства. Считается, что электродвигатель полностью экологичен. Он практически не выделяет вредных веществ при своей работе. В принципе, это так. Но, учитывая, что при производстве электроэнергии сжигается уголь или другие электроносители, еще хуже, используется опасная ядерная энергия, косвенно вред окружающей среде все же наносится, и немалый. Некоторые страны (Германия, Нидерланды) одновременно с программой электромобилизации внедряют систему «зеленой» энергетики, увеличивая долю ветряков и солнечных электростанций в производстве энергии.

С точки зрения увеличения коэффициента полезного двигателей, уменьшения потерь электроэнергии при подаче на привод необходимо увеличивать напряжение питания электродвигателей. Согласно закону Ома при этом пропорционально уменьшается ток. В электромобилях применяют бесколлекторные двигателя переменного тока, и это понятно. Трудно представить, какое искрение щеток при движении по ламелям коллектора было бы в электродвигателях при трогании машины с места.

Применяются два типа трехфазных электродвигателей переменного тока:

• синхронные, как в Mitsubishi i-MiEV;
• асинхронные (Chevrolet Volt).

Основное направление работ по усовершенствованию электродвигателей – увеличение отношения мощность/масса. Электродвигатель Yasa Motors массой 25 кг развивает крутящий момент 650 Нм. Venturi VBB-3 имеет двигатель мощностью 3000 лошадиных сил.

Аккумулятор электромобиля

Тяговая аккумуляторная батарея в электромобилях существенно отличается от привычного аккумулятора, хотя в некоторых моделях электромобилей можно найти и дополнительный обычный аккумулятор.

Во-первых, в электромобильных аккумуляторах значительно увеличена номинальные емкость и напряжение. Так, в Lola-Drayson используется АКБ емкостью 60 килоВатт-час напряжением 700 Вольт. Это супергоночный автомобиль, у него мощность электродвигателя 200 килоВатт. Можно подсчитать, что без подзаряда на максимальной мощности он может проехать не более 20 минут, и то едва ли. Таким образом, во время кольцевых гонок аккумулятор надо менять каждый круг.

Зато у такого автомобиля есть неоспоримое преимущество – минимальное время разгона. Теоретически оно может быть менее 1 секунды до 100 км/час. Такое ускорение выдержит не каждый автогонщик.

Аккумуляторные батареи электромобилей в процессе движения с ускорением сильно разогреваются, поэтому имеют собственную систему охлаждения, обычно жидкостную.