Мы все настолько привыкли к автомобилям с двигателем внутреннего сгорания, что идея обладания электрокаром кажется не менее абсурдной, чем полет на Луну на ближайшие выходные. А ведь когда все только начиналось, у человечества была возможность перескочить в эволюции транспортных средств целый век, век двигателей внутреннего сгорания. Или автомобили с электрическим мотором остались в прошлом? Выясним, так ли хороши электромобили.
На самом деле любой электрокар устроен не сложнее моторчика электрических стеклоподъемников. Главная проблема – обеспечение подачи электричества. Провод от ближайшей электростанции ведь к машине не протянешь. Для начала разберемся в общем устройстве автомобиля с электромотором. Как известно, все познается в сравнении, поэтому проще всего уловить суть при непосредственном перестроении простой машины в электрическую.
Однажды самый обычный житель США Джон Мауни решил полностью отказаться от сжигаемого топлива. Он взял свой седан Geo Prism 1994 года, это Toyota Corolla, выпускавшаяся в сотрудничестве с концерном General Motors под собственной маркой, и выкинул ДВС на свалку. Честно говоря, в утилизацию направилось много компонентов: система охлаждения двигателя, отводящие отработавшие газы трубы, каталитический нейтрализатор, топливный бак, корзина сцепления… Под капотом стало очень свободно. Но ненадолго. Значительную часть пространства занял новый электромотор. Он подключен к стандартной механической трансмиссии, которая была зафиксирована в положении второй передачи. Все днище устлано большой батареей. Точнее, их 50: две секции по 25 штук 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов.
Далее по мелочи: к электромотору подключены гидроусилитель рулевого управления, главный тормозной цилиндр, система кондиционирования. Это стандартные элементы. А вот небольшой водный резервуар с подогревом – новый. Разумеется, нет ДВС – нет «бесплатного» отопления. Для удобства переключения между передним и задним ходом был заменен рычаг КПП. Вместо горловины топливного бака установлена розетка. Зарядка может производиться от сетей с напряжением 120 или 240 В. И, конечно, датчик топлива проапгрейдили до вольтметра. Все остальные системы Джон Мауни оставил без изменений.
Теперь немного о том, как движется автомобиль. Педаль акселератора подключена к двум потенциометрам (два – для подстраховки). Когда они регистрируют нажатие, специальный контроллер преобразует заряд аккумуляторных батарей в трехфазный ток, который и заставляет электромотор работать. Но имеются всего два состояния: когда заряд передается и когда нет. Как в таком случае осуществить плавное движение, без рывков? Все дело в частоте опроса потенциометров: их показания считываются около 15 тысяч раз в секунду. Столько же раз может срабатывать контроллер, передающий напряжение электромотору. Чем сильнее нажата педаль акселератора, тем большее количество времени электромотор будет запущен. Коробка передач не нужна из-за очень широкого диапазона рабочих оборотов электродвигателя. Джон оставил трансмиссии единственную функцию – задний ход. Но современные электромобили могут задействовать его без КПП, просто ротор электромотора начинает крутиться в обратную сторону. В общем, использованная Джоном Мауни схема довольно проста. Зато изучить общий принцип по ней тоже просто.
Вот некоторые данные по самодельному электромобилю: на полном заряде батарей Geo Prism может проехать до 80 км, до 100 км/ч седан разгоняется за 15 секунд. Весят аккумуляторы 500 кг. Для их полной зарядки требуется около 12 кВт. Существенным недостатком является неоптимальный тип батарей. Их хватит примерно на 32 тысячи километров, потом – на замену. Но уже сегодня доступны гораздо более совершенные аккумуляторы: литий-ионные, литий-полимерные, никелево-металло-гидридные. К тому же прогресс в этой области позволяет надеяться на еще более продвинутые системы в ближайшем будущем. А теперь немного математики.
Допустим, что стандартный седан Geo Prism расходует не более 10 литров на 100 км. Получается, что на 80 км ДВС сожжет 8 литров. При средней стоимости бензина в Москве 22 рубля/литр, получается, что поездка на 80 км стоит 176 рублей. По свидетельству Джона Мауни аккумуляторам его электромобиля достаточно 12 кВт для полной зарядки. Тариф по Москве – 2,42 рубля за кВт днем и 0,61 ночью. Даже если заряжать автомобиль только днем, то такая процедура стоит 29 рублей, а в темное время суток и вовсе 7,32! В последнем случае каждый пройденный на машине километр дешевле в 24 раза по сравнению со стандартной машиной. О такой экономии можно только мечтать.
А теперь о грустном. Каждые 32 тысячи километров автомобиль Джона требует полной замены батарей. Их общая стоимость – $2000. Но ведь он использовал довольно устаревшие технологии, да и сборка, что называется, «на коленке». Промышленные гиганты способны на гораздо более впечатляющие результаты. Сегодня в США продаются полноценные наборы для самостоятельной переделки автомобиля в электромобиль. Их стоимость начинается с $1500. Главное, что мы выяснили: эксплуатировать электромобиль намного выгоднее, чем машину с ДВС.
Однако не все так просто. Ведь сначала транспортное средство необходимо купить, а потом еще регулярно обслуживать. По обоим параметрам электромобили проигрывают: высокотехнологичное производство сказывается на конечной цене, а стоимость регулярного ТО может неприятно удивить. Одно хорошо: в электродвигателе гораздо меньше движущихся деталей, значит и надежность выше, чем у ДВС. Стоит также принять во внимание, что двигатели на сгораемом топливе имели в своем запасе 100 лет планомерного совершенствования, и только потом они стали такими, какими привыкли видеть их мы. А вот путь электромобилей только начинается.
Еще один минус эксплуатации электрических автомобилей довольно очевиден: необходимость постоянной подзарядки. И максимальный пробег тут неважен: 50 км или 300 вы уедете от своего дома, свободную розетку найти очень сложно. Мало того, процедура зарядки требует в среднем около 8 часов! О путешествиях на таком транспорте можно напрочь забыть. Получается, что удел электромобилей – сугубо городская эксплуатация. Тут можно добавить, что автомобили на водородном топливе – точно такие же электрокары. Отличие лишь в способе питания электродвигателя. В первом случае это заряд батарей, а во втором – энергии химической реакции распада водорода. Зато заправить полный бак жидкого водорода не дольше, чем привычный бак бензина. Вопрос только в инфраструктуре.
Александр Шаронов
Источник: www.autonews.ru
