Что собой представляет современный электромобиль

В последнее время электромобили все чаще встречаются на дорогах. Помимо этого, активно развиваются сети электрозаправочных станций и создаются более комфортные условия для езды именно на электрических видах транспорта. Такое активное развитие электрокары получили благодаря своим неоспоримым преимуществам. И в этой статье мы поговорим о том, что такое электромобиль, узнаем все его достоинства и недостатки, перспективы и многое другое.

1. Что такое электромобиль и принципы его работы
2. История появления электромобилей
3. Количество электромобилей во всем мире
4. Выгода от использования электромобиля
5. Экологичность
6. Преимущества электрокара в сравнении с обычными автомобилями
7. Устройство электрокара
8. Разновидности электромобилей
9. Обратная сторона медали
10. Запас хода
11. Проблема с обогревом салона
12. Цена электромобиля
13. Зарядные станции
14. Современные электромобили
15. Права для вождения электрокара
16. Страхование электромобилей
17. Подводя итоги
18. Как работает электромобиль: Видео

Что такое электромобиль и принципы его работы

Принцип работы электромобиля заключается в том, что электричество от аккумуляторной батареи питает электродвигатель, который в свою очередь вращает колеса. Для контроля оборотов автомобиль оснащен педалью газа.

Особенности данного вида транспорта следующие:

• Электрический двигатель способен развивать большее количество оборотов, вплоть до 12 000 об/мин. Это означает, что автомобилю не нужен многоступенчатый редуктор, а соответственно и коробка переключения передач. Впрочем, некоторые электрокары все же оснащаются автоматическими коробками переключения передач.
• Весь крутящий момент электродвигателя доступен с нуля оборотов. Это означает, что в момент нажатия на педаль газа на колеса передается вся мощность мотора.
• Электрический мотор не нуждается в частом регулярном обслуживании (замене масла, фильтров и так далее), так как имеет минимум трущихся частей.

Стоит отметить, что коммерческие электромобили уже довольно давно используются в разных странах. К ним относятся электрогрузовики, а также складские машины, такие как погрузчики, штабелеры и так далее. И их преимущества уже доказаны на практике.

История появления электромобилей

История электромобилей берет свое начало с 1830-х годов. Причём те времена они были более распространены, чем другие виды транспорта. Первый электрокар был способен разгоняться до 4 км/ч.

Однако в тот период технологии были весьма ограничены. В частности, не хватало перезаряжаемых аккумуляторов, которые бы имели небольшие размеры и достаточную емкость. Первый прообраз современного аккумулятора появился только в 1865 году, после чего в 1878 аккумулятор был усовершенствован до того вида, который с небольшими изменениями дошёл до наших дней.

Электромобили потеряли свою актуальность при изобретении двигателя внутреннего сгорания, который стал лучшей альтернативой электропривода благодаря целому ряду особенностей:

• дешевое топливо (бензин, дизельное топливо и так далее);
• ограниченные технологии электродвигателей и аккумуляторных батарей.

Именно эти факторы и определили дальнейшее развитие автомобилестроения на ближайшие несколько десятилетий.

Новая волна электромобилей появилась во времена топливного кризиса в 1970-х годах и усилилась благодаря появлению более компактных и емких аккумуляторов. В целом история развития электрокаров имеет несколько этапов, каждый из которых дарил миру уникальные модели.

Количество электромобилей во всем мире

В настоящее время общее количество автомобилей на электрической тяге в мире — около 2 млн. Количество электромобилей, которые используются в разных странах, очень разное. Это связано с тем, что в одних государствах есть всё необходимое для развития электрических видов транспорта, а другие находятся в самом начале его развития.

В Японии, США, Китае и многих европейских странах действует развитая инфраструктура электрозаправочных станций, здесь же сосредоточены самые крупные автомобильные концерны. Именно поэтому указанные страны являются ведущими мировыми производителями электромобилей.

Однако со счетов не стоит сбрасывать и страны СНГ, которые хотя и отстают от европейских, но все же начинают развивать свою инфраструктуру и производство электромобилей.

Выгода от использования электромобиля

Когда речь заходит о том, стоит ли покупать электрокар, в первую очередь внимание уделяется вопросам выгоды. Говоря о ней, мы имеем довольно много факторов в пользу данного вида транспорта:

• Электроэнергия стоит в разы дешевле жидких видов топлива.
• Простая и легкая конструкция.
• Высокий уровень КПД электромотора.
• Бесшумная работа.
• Минимум расходных материалов.

Давайте же подробнее рассмотрим, чем хорош электромобиль. Во-первых, дешевая электроэнергия. Да, на зарядку АКБ потребуется потратить больше времени, чем на заправку бака обычного автомобиля. Но при этом стоимость полной заправки бака в несколько раз дороже, чем полная зарядка батареи.

Высокий уровень КПД электромотора (достигает 95%) говорит о том, что практически вся энергия расходуется только на движение автомобиля. Для сравнения, двигатели внутреннего сгорания имеют КПД около 25%. Это объясняется тем, что в ДВС имеются довольно большие потери тепла на корпусе. Кроме того, мощность значительно теряется из-за множества трущихся деталей. Электропривод же практически лишен этих недостатков и поэтому требует меньше затрат энергии.

Благодаря простоте конструкции электрический двигатель не нуждается в частом обслуживании и затратах на расходные материалы (масла, фильтры и так далее). А простая конструкция означает, что мотор имеет меньшие по сравнению с ДВС габариты и вес.

Также стоит отметить, что электромоторы работают гораздо тише, благодаря чему им не требуется система глушения громкого звука, а также шумоизоляция салона.

Экологичность

Электрические моторы не выделяют вредных выхлопных газов, благодаря чему они не только являются экологически чистыми, но и не нуждаются в системе отвода выхлопа, что еще больше упрощает конструкцию автомобиля, делая его легче и практичнее.

Сторонники машин с ДВС приводят относительно экологичности electric cars довольно сомнительный аргумент: якобы при производстве электромобилей и аккумуляторов для них в атмосферу выделяется не меньше вредных веществ, чем при производстве автомобилей, работающих на бензине.

Однако здесь важно понимать, что хотя при производстве обоих видов автомобилей в атмосферу попадает практически одинаковое количество вредных выбросов, то в процессе эксплуатации электрокар, в отличие от автомобилей с ДВС, не загрязняет атмосферу.

Преимущества электрокара в сравнении с обычными автомобилями

Исходя из всего сказанного выше, можно сказать, что электрические автомобили имеют целый ряд неоспоримых преимуществ перед обычными автомобилями:

• экономичность;
• экологичность;
• практичность;
• простота в обслуживании;
• надежность;
• мощность – электроприводы имеют более высокий крутящий момент, который к тому же доступен с первого оборота двигателя;
• простота конструкции.

Говоря о практичности, мы имеем в виду не только простую и надежную конструкцию, но и малый размер приводов, благодаря чему появляется возможность создать автомобиль с более компактными габаритами либо с большим багажным отделением (и дополнительным багажником спереди).

Простота в обслуживании заключается в том, что электропривод вообще не нуждается в обслуживании. Его не нужно смазывать, менять расходные материалы и так далее. Все, что может сломаться в электроприводе, – подшипник вала. В некоторых моделях время от времени требуется менять щетки, которые стоят копейки, а меняются предельно простой в гаражных условиях.

Устройство электрокара

Электрические автомобили имеют очень простое устройство. Конечно, для управления оборотами мотора, контроля уровня заряда и других функций требуется довольно мощный компьютер. Именно через него водитель взаимодействует с машиной, каждый раз нажимая на педаль газа.

Компьютер выводит информацию об автомобиле на экран, принимает команды водителя и так далее. И электроника в этом случае является самым сложным элементом.

Если же говорить о механической части, то устройство электромобиля сведено к минимуму, аккумулятор питает двигатель, который крутит колеса непосредственно или через редуктор.

Разновидности электромобилей

Учитывая довольно быстрые темпы развития электромобилей, стоит отметить, что уже сегодня существуют разные их виды. Во-первых, они классифицируются по типу кузова и назначению:

• Легковые автомобили для частного использования (седаны, паркетники, хэтчбеки и так далее).
• Грузовые – электрические транспортные средства для перевозки грузов.
• Служебные – выполняющие определенные задачи, такие как погрузчики, муниципальные автомобили и так далее.
• Общественный транспорт – электробусы, электропоезда и так далее.

Во-вторых, данный вид ТС можно подразделить по типу батарей:

• Li-ion батареи – самый распространенный вид аккумуляторов для электрокаров.
• Машины на суперконденсаторах – в настоящее время ведутся разработки данного вида накопителя электроэнергии. У него есть масса особенностей и довольно неплохие перспективы. Однако пока это лишь прототип.

Это два основных вида батарей, которые имеют перспективы.

Обратная сторона медали

Выше мы рассмотрели преимуществе электромобилей, к которым по большей части относятся технические моменты. Ведь максимальная скорость электромобиля отнюдь не уступает машинам с ДВС, а если говорить о мощности, то здесь электрический привод является очевидным лидером.

Но как и все в этом мире, электромобили имеют обратную сторону медали. К их главным недостаткам можно отнести:

• запас хода в условиях недостаточно развитой инфраструктуры электрозаправочных станций;
• стоимость;
• проблему использования электроприборов в салоне в момент езды.

Существуют и другие незначительные недостатки. Однако выше мы перечислили самые важные и требующие внимания. Давайте разберем их подробнее.

Запас хода

Ограниченный запас хода – это один из немногих недостатков электромобилей. Однако этот недостаток довольно существенный, если учитывать тот факт, что в наше время далеко не всегда и везде можно найти электрозаправочную станцию.

Если говорит о городах, то проблемы нет. Практически в любом более или менее развитом городе имеются специальные места для зарядки машины (на заправочных станциях, на парковках возле крупных гипермаркетов и так далее). Однако за городской чертой подобные точки для зарядки встречаются крайне редко.

Это означает, что в городе можно ездить практически без опасений, что АКБ разрядится в самый ненужный момент, так как найти зарядку несложно. Но для загородных поездок электротранспорт все еще менее пригоден, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания. И ответ на вопрос, когда электромобили вытеснят обычные машины, зависит от того, как быстро сеть зарядных станций будет развиваться и сможет покрыть все дороги как в городах, так и за их пределами.

Конечно, в настоящее время ведутся активные работы над улучшением автономности электромобиля. И уже сегодня существуют модели, способные проехать до 1000 км. Но это касается единиц.

Если же говорить о массовых серийных электрокарах, то в среднем их запас хода варьируется в районе 200 км, чего на данный момент недостаточно для загородных путешествий. Более дорогие модели могут проезжать от 300-500 км. Однако и этого бывает мало, особенно если учесть скорость полной зарядки.

Можно увеличить пробег электромобиля, установив более емкую батарею, а также при помощи использования режимов экономии батареи. Кроме этого, максимального запаса хода можно достичь путем аккуратной езды, без резких нажатий на педаль газа.

Скорость зарядки также является важным фактором, ведь помимо того, что нужно найти зарядную станцию, потребуется еще некоторое время для полной зарядки. И в лучшем случае вам потребуется около 30-40 минут, если вы найдете станцию для быстрой зарядки с постоянным током. Если же говорить об обычных розетках, то полная зарядка может занять до 8-12 часов (в зависимости от емкости батареи).

Проблема с обогревом салона

Так сложилось, что мы живем в северной части полушария, в которой зимы достаточно морозны. В связи с этим езда в зимнее время года обязательно связана с обогревом салона.

При отоплении салона автомобиля тратится значительная часть запаса энергии аккумулятора, из-за чего запас хода существенно снижается. Кроме этого, одновременное включение таких мощных потребителей дает сильную нагрузку на силовую часть, из-за чего она может перегреваться, а сильный нагрев батареи ведет к уменьшению ее емкости

Некоторые модели электрокаров используют отдельные аккумуляторы для питания электроприборов салона. Это частично решает проблему. Но вопрос заключается в том, надолго ли хватит батареи, если приходится ездить практически весь рабочий день.

Цена электромобиля

Стоимость машины с электрическим мотором, как правило, на 30% выше стоимости аналогичного авто с двигателем внутреннего сгорания. И в условиях, когда электрический привод имеет более низкую стоимость, чем ДВС, а также учитывая, что в электрокарах отсутствует ряд компонентов, присущих только машинам с ДВС (выхлопная система, система подачи топлива, топливный насос, отсутствие многих расходных материалов и так далее), возникает вопрос: а почему такие дорогие?

И здесь важно учитывать стоимость батареи. Ведь одна она может иметь цену половины автомобиля. Например, стоимость батареи для автомобиля тесла Model S составляет около 19 000 долларов США.

Конечно, у более дешевых моделей электрокаров батареи дешевле, но и емкость их значительно ниже. Но даже в этом случае батарея будет стоить около 6000-12000 долларов (в зависимости от модели и емкости). Поэтому стоит понимать, что цены на электромобили формируются с учетом этого дорогостоящего элемента.

Существуют более дешевый вариант – автомобиль б/у. Но при покупке такого транспорта существуют определенные риски. Ведь вы не знаете, как использовался автомобиль, и не сможете проверить, насколько изношена в нем батарея. Кроме этого, машина вполне могла побывать в ДТП с серьезными последствиями.

Все это довольно сложно диагностировать, особенно неопытным водителям. Однако если вы все же решились купить недорого б/у электромобиль, то следует провести максимально детальную диагностику, желательно с помощью опытного автослесаря.

Если говорить о новых электрокарах, то стоимость их указана в официальных дилерских центрах. А вот с б/у моделями все несколько сложнее, ведь многое зависит от состояния машины, ее модели, года выпуска и многих других факторов.

Tesla Model S б/у можно купить за 40000-45000 долларов США, в то время как за границей новая будет стоить около 57 000 евро. К этой сумме нужно добавить налог на ввоз и переоформление документов

Но как уже говорилось, существуют более дешевые аналоги, такие как Nassan Leaf, Renault ZOE и так далее, которые к тому же официально продаются в странах СНГ.

Зарядные станции

Как уже говорилось выше, в странах СНГ сети зарядных станций только начинают развиваться и покрывают только города. Однако при выезде за город найти такие точки крайне сложно.

И даже в более развитых европейских странах инфраструктура электрозаправочных станций все еще не достаточно развита. При этом европейские государства активно работают над решением этой проблемы, чего, к сожалению, нельзя сказать о странах СНГ.

Конечно, крупные города уже обустраиваются подобными станциями, но не достаточно активно. Поэтому при выезде на электромобиле следует детально продумать маршрут, на котором должны встречаться нужные заправки.

Кроме этого стоит отметить, что они могут отличаться по скорости зарядки, по типу тока (постоянный или переменный), по доступным разъемам и так далее.

Современные электромобили

Современный электромобиль являет собой венец технологических достижений человечества. Такие модели, как Lucid Air, Tesla Model X и S, Byton Concept способны удивить даже самого искушенного автолюбителя.

Они оснащены самыми передовыми технологиями, в том числе и автопилотом, который способен самостоятельно следить за дорожной разметкой, удерживать безопасную дистанцию, включать аварийное торможение в случае опасности и так далее.

Конечно, не все электромобили обладают такими возможностями, но чем больше развивается эта область, тем доступными и более технологически продвинутыми становятся автомобили.

Права для вождения электрокара

Среди малоопытных водителей бытует мнение, что водительское удостоверение для управления электромобилем чем-то отличается от того документа, который необходим для управления обычными машинами. Но это лишь миф. Чтобы водить электрокар, вам достаточно самых обычных водительских прав:

• Категория «В» – для вождения легковых автомобилей с максимальной разрешенной массой до 3,5 тонн.
• Категория «С» – для вождения грузовиков с разрешенной максимальной массой свыше 3,5 тонн.

Если у вас имеются права для вождения автомобиля, например, категории «В», то вы вполне можете водить любой легковой электромобиль.

Страхование электромобилей

Страхование электромобилей имеет три фактора, влияющих на стоимость оформления страховки:

• Возраст автомобиля – чем более новая машина страхуется, тем ниже ценник.
• Место регистрации – в крупных городах стоимость несколько ниже, чем в мелких и отдаленных населенных пунктах.
• Стоимость машины.

В случае с электромобилями объем двигателя не учитывается, как это происходит при страховании машин с ДВС. И только исходя из трех вышеуказанных пунктов высчитывается размер годового взноса на страхование. Также стоимость страховки зависит от вида страхования:

• ОСАГО – обязательное страхование (так называемая «автогражданка»). Включает только возмещение убытков третьим лица, пострадавшим в ДТП по вине владельца полиса.
• КАСКО – является обязательным только в том случае, если electrocar куплен в кредит. Данный вид полиса обладает полным спектром страхования (полное возмещение при угонах, ДТП и так далее).

Подводя итоги

Учитывая все вышесказанное, все плюсы и минусы электромобилей, становится очевидным, что влияет на принятие решения о покупке данного вида транспорта. К преимуществам можно отнести:

• надежность;
• простота в ремонте и обслуживании;
• экономичность (в том числе и при обслуживании);
• экологичность;
• практичность.

• запас хода;
• стоимость.

Также к недостаткам можно отнести тот факт, что батарея работает около 8-10 лет в зависимости от режима использования. Это означает, что придется проводить полную замену батареи каждые десять лет (при условии бережного отношения и правильной эксплуатации автомобиля).

Как работает электромобиль: Видео

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников Параллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератора Принцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Источник Источник https://1electrocar.ru/princip/elektromobil.html
Источник Источник Источник https://avtonov.info/elektrika-avtomobilja-kratkoe-obuchenie-dlja-avtoljubitelja