Какие типы электромобилей существуют.
Часть 1: Battery Electric Vehicle (BEV)

До недавнего времени все электромобили у меня ассоциировались с Tesla, ну может ещё с Toyota Prius, который как выяснилось совсем даже не полноценный электромобиль. Когда же я начал изучать эту тему, то выяснилось, что существует не два и даже не три типа автомобилей, которые в той или иной степени используют в качестве движущей силы электроэнергию. Давайте разберёмся, какие бывают электромобили, в чём их принципиальное отличие друг от друга и для каких целей каждый из них лучше подходит. Возможно, это поможет вам определиться, какой именно автомобиль нужен вам и нужен ли вам вообще электромобиль.

электромобиль

Сразу хочу оговориться, что названия категорий и некоторые термины приведены на английском языке, поскольку изначально появились именно на Западе и в русском языке были заимствованы. Для точности будут указаны оригинальные названия и аббревиатуры, поскольку на этом сайте и в других источниках вы можете встретить термины, которые будут упомянуты сегодня. Это намного упростит всем жизнь.

Итак, сегодня речь пойдёт о самом "чистом" и, на мой взгляд, самом перспективном типе электрического транспорта. Battery Electric Vehicle или сокращённо BEV - транспортные средства на аккумуляторных батареях, также известные как «чистые электромобили» (pure electric vehicles), чтобы отличать их от гибридных электромобилей, которые имеют гибридную трансмиссию (двигатель внутреннего сгорания плюс электродвигатель). BEV собственно и есть самые что ни на есть настоящие электромобили. Они полностью работают от электричества. У них нет бензинового двигателя, топливного бака или выхлопной трубы.

По сравнению с классическими автомобилями с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) они довольно просты и удобны в эксплуатации. Простейшая архитектура силового агрегата состоит из высоковольтной батареи, электродвигателя с контроллером силовой электроники и односкоростной коробки передач. В BEV движущая сила основана исключительно на электроэнергии, хранящейся в высоковольтной батарее. Самые известные электромобили, такие как Tesla и Nissan LEAF - это как раз BEV. Кроме автомобилей, BEV выпускаются как автобусы, мотоциклы, скутеры и даже лодки.

электромобиль

BEV - это подключаемые к электросети электромобили, которые используют внешнюю розетку для зарядки аккумулятора. В принципе зарядить этот тип электромобиля можно и с помощью традиционной домашней розетки, но рекомендуется установить домашнюю зарядную станцию, так как она намного более эффективна для зарядки.

Кроме того, эти полностью электрические автомобили имеют внутренний способ зарядки аккумуляторов с помощью так называемого рекуперативного торможения. Система рекуперативного торможения использует усилие замедления транспортного средства для подзарядки внутренней батареи, максимально используя кинетическую и тепловую энергию, которую большинство обычных автомобилей попросту теряют. Когда транспортное средство ускоряется, электрическая машина забирает электрическую энергию от высоковольтной аккумуляторной батареи и создает крутящий момент. Это моторная фаза. Когда транспортное средство тормозит, его кинетическая энергия используется для производства электроэнергии. Это фаза генератора. Об этой системе обязательно будет отдельный материал, поскольку она крайне интересна и важна.

В автомобилях этого типа электричество хранится в бортовых аккумуляторных батареях большой емкости. Это батареи, которые предназначены специально для питания автомобиля или другого транспортного средства, а не те, к которым мы привыкли. Батарейные блоки используются для всей электроники BEV, а также для электродвигателя.

электромобиль

Чистые электромобили постоянно увеличивают свою долю на рынке, потому что являются наиболее жизнеспособным способом создания чистой и эффективной транспортной системы. По сравнению с автомобилями с ДВС наиболее важными преимуществами BEV являются общая высокая эффективность, надежность и относительно низкая стоимость электродвигателя. Главный недостаток - низкая удельная энергия высоковольтной батареи.

В зависимости от дальности, максимальной скорости и ускорения электромобили с аккумуляторной батареей можно разделить на три группы:

1. Электромобили ближнего радиуса действия: маленькие автомобили, очень малый запас хода (менее 25 км);
2. Городские электромобили: малые автомобили, малый запас хода (менее 50 км);
3. Электромобили с полным аккумулятором: это эквивалент классических легковых автомобилей с пробегом от 100 до 600 км.


В этой статье мы сосредоточимся на третьей группе полнофункциональных (пассажирских) аккумуляторных электромобилях (BEV).

Большая часть архитектуры BEV имеет трансмиссию на передней оси и высоковольтную батарею в полу между передней и задней осями. Эта конфигурация дает много места для пассажирского пространства и багажника. Высоковольтная аккумуляторная батарея, являющаяся самым тяжелым электрическим компонентом автомобиля, расположена очень низко в полу кузова. Это дает еще одно преимущество - очень низкий центр тяжести, что улучшает общую устойчивость автомобиля.

Высокопроизводительные чистые электромобили, такие как Tesla Model S, имеют два тяговых электродвигателя: один на передней оси, второй на задней оси. Оба двигателя имеют собственные контроллеры силовой электроники. Эта конфигурация дает возможность полного привода (AWD), а также очень хорошие характеристики с точки зрения ускорения и динамики движения.

электромобиль

BEV с очень высокими эксплуатационными характеристиками, такие как Rimac Concept_One, выводят производительность и динамику на предельный уровень. Трансмиссия состоит из 4-х двигателей, по одному на каждое колесо. У каждого мотора своя коробка передач: спереди - односкоростные, а сзади - двухступенчатые с карбоновыми муфтами. Высоковольтная аккумуляторная батарея расположена в форме буквы «Т» между передней и задней осями. Rimac Concept_One - первый аккумуляторный электрический гиперкар.

Кстати, на фотографии в шапке сайта представлен именно электрический гиперкар Pininfarina Battista, который имеет мощность 1900 лошадиных сил и 2300 Нм. До 100 км/ч он разгоняется менее, чем за 2 секунды, а до 300 км/ч быстрее чем за 12 секунд! На Pininfarina Battista установлена Т-образная аккумуляторная батарея емкостью 120 кВт∙ч, которой хватит на 450 км пробега, при разумной скорости, конечно. Вот это чудо:

электромобиль

Компонент накопления энергии в чисто электрическом транспортном средстве - это аккумулятор высокого напряжения (HV). Номинальное напряжение в большинстве случаев составляет от 360 до 450В. BEV также имеет низковольтную батарею, обычную батарею 12В, которая используется в качестве источника питания для вспомогательного оборудования (освещения, мультимедиа и т. д.).

Аккумулятор является ключевым компонентом электромобилей, потому что:
запас хода автомобиля почти полностью зависит от высоковольтной АКБ + это самый тяжелый электрический компонент + это самый дорогой электрический компонент!

электромобиль

Существуют разные типы высоковольтных батарей, главным отличительным фактором которых является химический состав. Наиболее распространенными высоковольтными батареями для BEV являются литий-ионные батареи. Они тоже бывают нескольких типов в зависимости от использующихся химических элементов: оксиды металлов (например, оксид лития-марганца) или фосфаты (например, фосфат лития и железа). Для автомобильной промышленности больше подходят фосфатно-литий-ионные аккумуляторы, поскольку они более безопасны с точки зрения химической и термической опасности.

Модуль управления силовой электроникой имеет несколько подсистем, каждая из которых отвечает за функцию управления. Когда автомобиль заряжается от домашней электросети (например, 220В), выпрямитель преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC), который подается в высоковольтную батарею. Преобразователь постоянного тока отвечает за понижение высокого напряжения (например, 400В) в сеть низкого напряжения (12В).

Инвертор управляет скоростью и крутящим моментом электрической машины, преобразуя постоянный ток от батареи в трехфазный переменный ток для электрического мотора. Когда транспортное средство находится в фазе рекуперации энергии (торможения), инвертор выполняет обратное преобразование из трехфазного переменного тока в постоянный.

Цель этой статьи - дать читателю краткое представление об основных компонентах аккумуляторного электромобиля. В следующих статьях мы обсудим каждый компонент более подробно.

BEV более экологичны по сравнению с другими типами электромобилей, поскольку не создают никаких вредных выбросов или каких-либо опасностей, которые исходят от автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем.

Наиболее популярные модели полностью электрических автомобилей: BMW i3, Renault Zoe, Hyundai Ioniq, Kia Soul, Nissan LEAF, Tesla Model S, Tesla Model X, Toyota Rav4, Volkswagen e-Golf.

электромобиль

Кому подойдут BEV. BEV - идеальные электромобили для коротких и средних поездок, таких как поездка на работу или в супермаркет. Вы также сможете использовать BEV для однодневных прогулок по выходным, семейной поездки или посещения друзей. Если вы планируете использовать BEV для бизнеса, то сможете совершать поездки на короткие и средние расстояния в пределах вашего города.

Надеюсь, я не слишком перегрузил сегодня уважаемого читателя технической информацией. В конце концов, её просто можно пропустить. В следующий раз рассмотрим другой, тоже очень популярный тип электромобилей. Следите за новостями!

Подписаться на рассылку сайта

***