Глава 10. Електромобілі

Вважають, що з сьогоднішньому рівні техніки широке застосування електромобілів зменшить забруднення атмосфери у містах, у своїй погіршиться екологічна ситуація у місцях виробництва електроенергії та загалом планети.

10.2. Експлуатаційні характеристики електромобілів Основне завдання розробників електромобілів — створити модель, конкурентоспроможну автомобілю з ДВС. У табл. 10.1 наведено характеристики деяких серійному виробництві сучасних електромобілів. Більшість електромобілів є модифікаціями звичайних автомобілів, наприклад, Ford Ranger чи ВАЗПП випускаються і з ДВС, як і електромобілі. General Motors EVl від початку проектувався як електромобіль. Модель має алюмінієвий кузов з композитними зовнішніми панелями. Батарея складається з 26 12-вольтовых свинцево-кислотних акумуляторів. Напруга на затисках батареї 312 У, запасна енергія 16,2 кВт

• годину, ємність 53 А

• годину. На акумуляторну батарею випадає, майже половина маси електромобіля. Транзисторний інвертор перетворює постійна напруга 312 У в трьохфазна змінна з керованою частотою струму, подаваною на електродвигун потужністю 137 л. з. з оборотами 7000... 13500 на хвилину. Двигун підключено до переднім колесам через одне швидкісну знижувальну коробку передач. Акумуляторна батарея можна повністю заряджено за 15 годин від зовнішнього зарядного устрою, підключеного через трансформатор до побутової електромережі 110 В/10 А (для США). При гальмуванні виробляється рекуперація енергії, є ABS, гідропідсилювач керма, комп'ютерну систему управління кліматом салону, й т. п. Експлуатаційні характеристики електромобілів, зазвичай, гірше, ніж в автомобілів з ДВС.

1. Основним обмеженням при експлуатації електромобілів був частиною їхнього малий радіус дії. Середній автомобіль із ДВС і повним баком пального проходить 750...1100 км, бак то, можливо заправлений за 5...10 хвилин. Сучасний електромобіль проходить до перезарядження менш 180 км, заряд батареї триває кілька годин. Малий радіус дії електромобілів пояснюється низькою щільністю запасаємої енергії в акумуляторі. Для кислотно-свинцевого акумулятора цей показник становить 30...35 Вт

• час/кг, що менше, ніж для стандартного автомобільного палива — 12000 Вт

• час/кг. Насправді радіус дії електромобіля залежить від швидкості, манери водіння, клімату (температури), дорожніх умов, стану акумуляторної батареї. За статистикою середньодобовий пробіг автомобіля у місті вбирається у 50 км, що він відповідає можливостям електромобіля.

2. Швидкість і прискорення електромобілів менше, ніж в автомобілів з ДВС. Для руху по шосе дуже важливо. Гоночні електромобілі короткий час здатні розвинути швидкість більш 200 км/год. На серійних електромобілях виробники обмежують швидкість до 120 км/год. Здебільшого електромобілі відповідають вимогам для водіння межах міста. Прискорення при рушанні з місця у електромобілів таку ж, як в автомобілів з ДВС. Прискорення у електромобілів на високих швидкостях (більш 110 км/год)

Глава 10. Електромобілі і рух вгору менше, ніж в автомобілів з двс.

При русі по шосе це приводу з безпекою.

3. Електромобілі важче аналогічних автомобілів з ДВС через низьку енергоємності акумуляторів. У електромобілях доводиться компенсувати велику вагу акумуляторів застосуванням легких сплавів для кузовних та інших компонентів. Електромобіль повинен мати низьке тертя кочення, малий аеродинамічний опір, ефективні системи опалення/кондиціонування, у своїй електромобіль повинен відповідати вимогам безпеки при зіткненнях тощо. буд.

4. Як наслідок, в електромобілі є чимало дорогих електроконтактний і мікропроцесорних систем, ціна для придбання електромобіля значно вища, ніж в звичайного автомобілі з ДВС. Наприклад, електромобіль Toyota RAV4 стоїть майже S50 тисяч японською ринку, тоді як звичайний автомобільний варіант — лише $20 тисяч. Фірма Chrysler Corp. ще 1993 року випустила мині-вен вартістю $120 тисяч, по протягом трьох років вдалося продати лише 51 машину. Вітчизняний ВАЗ 1111э (ЕлектроОка) стоїть $18 тисяч, тоді як звичайна Ока —$3 тисячі. Не в усьому електромобіль програє автомобілю. 1. Очікувані експлуатаційних витрат у електромобіля мали бути зацікавленими нижче, ніж в автомобілі з ДВС. Наприклад, невеличкий автомобіль із ДВС обсягом 1,2 літра і ручний коробкою перемикання передач на легкому паливі вартістю 1 долар проїжджає близько 50 км. Електромобіль при тарифі на електроенергію 12 центів за 1 кВт ■ годину (для США) проїжджає за 1 долар 120 км. Цей оптимістичний розрахунок приведено у Американських ЗМІ. Справді, тарифи па електроенергію, і США до 2001 року було щодо низькими: загалом населенню 8,4 центи за 1 кВт • годину, для комерційних організацій — 7,7 центи; для промислових підприємств — 4,8 центи. У Каліфорнії тариф населенню вищим — 12 центів за 1 кВт годину, т. до. місцева влада у боротьбі екологію не дозволяли будувати нові електростанції, воліючи імпортувати електроенергію з регіонів. Починаючи з 2001 року й до час американські тарифи на електроенергію розширилися більш ніж учетверо. Експлуатація електромобілів подорожчало. Але й бензин подорожчав у самій ступеня. Отож пропорції експлуатаційних витрат не змінюються. 2. Двигун внутрішнього згоряння працює при високих температур, вібраціях, в хімічно активної середовищі, потребує рідинному охолодженні, має багато рухливих частин. Як наслідок, силовий агрегат електромобіля служить набагато довше, ніж двигун внутрішнього згоряння, сам електромобіль також істотно все-таки довше, ніж автомобіль із ДВС. Акумуляторна батарея — єдиний проблемний елемент електромобіля, гак як потребує інтенсивному обслуговуванні й заміни кожні 4—5 років. 10.3. Вузли, агрегати і системи електромобіля

10.3.1. Класична схема Класична схема електромобіля

Рис. 10.1, а. Класична схема електромобіля: ХАКБ — ходова акумуляторна батарея; УУ — електронне пристрій управління (контролер); ЕД — ходовий електродвигун лісу окремо) і пристрій управління УУ (контролер), яке управляє енергією ходовий АКБ у її подачі до електродвигуну ЕД. Спочатку вважалося, що така електромобіль гранично простий і весь проблема зведеться до розробки нових конструкцій ходовий АКБ і електродвигуна ЕД. Але у триланкової моделі щонайменше складним виявилося створити пристрій управління УУ. З іншого боку, було зовсім зрозуміло, від чого і де можна буде потрапити під заряджати ХАКБ. Стали також піддавати критичного аналізу найголовніша перевага електромобілів перед автомобілями — екологічне. Спочатку як аксіома було винесено припущення, що електромобіль абсолютно чистий транспортний засіб, на кшталт тролейбуса без дротів. Проте ходові батареї та керівництву станції їх обслуговування власними силами можуть бути джерелами отрутного забруднення довкілля. Неважко собі уявити, що із Москвою, коли хоча кожна третій з 3 мільйонів столичних автомобілів стане електромобілем. У середньому 20 тисяч тонн сернокислотного електроліту будуть кататися по московським вулицями. До цього слід додати, що щоденна підзарядка ХАКБ на одне мільйона електромобілів вимагає від Мосенерго додатково електроенергії стільки ж, скільки воно виробляє. Нині ведеться ряд наукових розробок на напрямі пошуку нових хімічних джерел струму (ХІТ). Випробувані на електромобілях і лужні акумулятори, і сонячні батареї, і паливні елементи. Паливні елементи — це одноразові хімічні джерела струму (ХІТ), які працюють за принципом перетворення енергії високотемпературної хімічної реакції у електричну енергію. Мають малими габаритами і вагою, інтенсивної струмовіддачою, але нетривалі діє. Широко застосовують у спеціальної військової апаратурі. Для електромобілів може стати перспективними лужні повітря-алюмінієві паливні елементи, у яких «вигорає» листовий алюміній і де можна легко і швидко змінити реагенти. Такий паливний елемент то, можливо багаторазовим. Проте застосовність їх у електромобілях обмежена високої вартістю каталізаторів, входять до складу повітря-алюмінієві ХІТ, і складністю реалізації багатократних зупинок хімічної реакції па недовго (стоянковий режим електромобіля).